[發明專利]一孔多分層標的地面沉降變化的精細數據測量系統

有效

• 申請號: 201710267477.X
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN107014349B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 郭澎;孫鐵;常祿;劉永;李曉茹;張福海
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00
• 代理公司: 天津創智睿誠知識產權代理有限公司 12251
• 代理人: 王海濱

本發明公開了一種一孔多分層標的地面沉降變化的精細數據測量系統，單縱模激光器與第1耦合器的左側一端相連，第1耦合器的右側兩端分別與第2和第3耦合器的左側一端相連；第2耦合器的右側一端通過單模光纖與第1?F?P磁場傳感器相連；第3耦合器右側一端通過單模光纖與第2?F?P磁場傳感器相連；第2耦合器左側另一端和第1光電轉換器相連，第3耦合器左側另一端和第2光電轉換器相連，第1和第2光電轉換器分別與數據采集器相連；第1空心聚磁體、第2?F?P磁場傳感器、實心聚磁棒、第1?F?P磁場傳感器和第1空心聚磁體依次設置在密封的PVC套管中。該系統在一個井孔內能夠精細測量地層各層沉降變化，可廣泛應用于地質工程和工程地質勘查領域。

技術領域

本發明屬于地質儀器和光電傳感技術領域，具體涉及一種一孔多標分層標的地面沉降變化的精細數據測量系統。

背景技術

人類在抽汲地下水、開采石油天然氣、挖掘固體礦產、高速鐵路、地下鐵路、公路開挖工程土體時，常引起地殼表部松散沉積物的壓縮、位移，導致地面高程降低，這種現象稱為地面沉降。我國的東北松遼平原、華北平原、長江下游地區、渭南平原為地面沉降最為嚴重地區，因此迫切需要建立全國地面沉降的動態監測網，同時，城市地鐵、高速鐵路、公路交通工程施工和運行期也要建立地面沉降的動態監測網。

發明內容

本發明的目的是提供一種廣泛應用于地質工程和工程地質勘查領域、能夠對地區域安全、交通安全及時提供數據的一孔多分層標的地面沉降變化的精細數據測量系統，即在一個井孔內能夠精細測量地層各層沉降變化。

為此，本發明的技術方案如下：

一種一孔多分層標的地面沉降變化的精細數據測量系統，包括單縱模激光器、第1耦合器、第2耦合器、第3耦合器、第1光電轉換器和第2光電轉換器、信號調理和數據采集器、第1空心聚磁體和第2空心聚磁體、第1F-P磁場傳感器和第2?F-P磁場傳感器、實心聚磁體以及PVC套管，所述單縱模激光器與第1耦合器的左側一端相連，第1耦合器的右側兩端分別與第2耦合器和第3耦合器的左側一端相連；第2耦合器的右側一端通過單模光纖與第1?F-P磁場傳感器相連；第3耦合器右側一端通過單模光纖與第2?F-P磁場傳感器相連；第2耦合器左側另一端和第1光電轉換器相連，第3耦合器左側另一端和第2光電轉換器相連，第1光電轉換器和第2光電轉換器分別與數據采集器相連；第1空心聚磁體、第2?F-P磁場傳感器、實心聚磁棒、第1?F-P磁場傳感器和第1空心聚磁體依次設置在密封的PVC套管中。

所述F-P磁場傳感器為法布里-珀羅光纖干涉型磁場傳感器，包括空心管、單模光纖和金屬玻璃絲，所述單模光纖和金屬玻璃絲從兩端裝入所述空心管中并用膠固定，單模光纖端面和金屬玻璃絲端面之間構成法布里-珀羅（F-P）腔。

優選的是，所述金屬玻璃絲為鎳金屬玻璃絲。所述第1耦合器、第2耦合器和-第3耦合器均為2×2光纖耦合器。

本發明的有益效果如下：

本發明的測量系統占地少，施工簡單，測量快速、經濟、可靠，在一個井孔內能夠精細測量地層各層沉降變化，可廣泛應用于地質工程和工程地質勘查領域。在2020年建立國家級地面沉降的動態監測網對城市地鐵、高速鐵路、公路交通工程沿線、地下隧道等大深度地下工程的沉降監測中，該監測系統能對地區域安全、交通安全及時提供數據，在地質工程和工程地質勘查領域具有廣泛的應用前景。

附圖說明

圖1是本發明一個實施例的精細數據測量系統的組成示意圖；

圖2是圖1中F-P磁場傳感器的結構示意圖；

圖3是本發明的精細數據測量系統的計算原理圖。

具體實施方式

分層標是將不同埋深地層的高程引至地面進行觀測的一種特殊系統，通過與基巖標（不動點）高程聯測，可得到各類土層的沉降變化數值。本發明可在一個井孔內精細測量各地層的降變化。