[發明專利]一種地表沉降的大范圍分布式監測系統及方法

在審

• 申請號: 201910609209.0
• 申請日: 2019-07-08
• 公開（公告）號: CN110360984A
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 沈國根;陳寅磊;唐永圣
• 申請（專利權）人: 揚州市市政建設處;河海大學
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 張歡歡

本發明公開了一種地表沉降的大范圍分布式監測系統及方法，屬于工程監測技術領域。監測方法的過程為：監測各測點處光纖的應變；根據光纖的應變變化，計算獲得光纖長度的變化差值；根據光纖長度的變化差值，計算獲得各測點的沉降。本發明將沉降監測轉化為光纖應變的變化監測，提供了新方法，開拓了沉降監測的思路，為保障工程安全建設和運營提供技術支持；解決了地表沉降難以準確、及時、全面監測的困境。

技術領域

本發明屬于工程監測技術領域，具體涉及一種地表沉降的大范圍分布式監測系統及方法。

背景技術

城市基礎設施的大規模建設嚴重擾動了地下土層結構，影響地層的承載力，從而進一步影響工程結構設施的使用和安全，因此，在施工期或運營期，對工程設施周邊的地表沉降實施監測具有重要的意義。例如，城市隧道建設期間，需要進行基坑開挖，規范規定必須對周邊地表沉降進行施工期的監測。目前，一般采用全站儀進行沉降觀測，具有技術成熟、成本低、規范體系化程度高等優點。但是，也存在一些顯著的不足，如自動化水平低、測量精度易受人工影響、無法在線實時長期監測、對于一些突發情況反應顯著滯后等。因此，需要提出更先進的在線監測方法。

現有的基于布里淵散射機理的分布式光纖傳感技術，具有測量距離大(最高可達50km)、精度高(可達7.5με)、分布式測量(采樣空間間隔達5cm)、不受電磁干擾、穩定性好、系統集成性高等優點，在長期監測領域被不斷研究和應用。該技術的基本原理是，入射光沿光纖傳播過程中，在光纖每個位置都會產生布里淵散射光，布里淵散射光的中心頻率與發生散射位置的光纖應變和溫度狀態成線性關系，通過收集并解析散射光的中心頻率即可實現光纖不同位置應變和溫度的分布式測量。在實際中，光纖的成本較低，1km長度的裸光纖成本在1000元左右，是實現長距離分布式監測的另一重要前提條件。

本發明擬通過利用布里淵分布式光纖測量技術，提出一種適合地表沉降的大范圍分布式監測方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提出了一種地表沉降的大范圍分布式監測系統及方法，通過對光纖應變的變化監測實現沉降監測，可準確及時的計算獲取地表沉降。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種地表沉降的大范圍分布式監測系統，其特征是，在待測的地表土層設定若干個測點，若干個測點位于同一條直線上間隔部署，第一個測點作為參考點，并將此測點記為參考點P₀，第二個測點記為測點P₁，其他測點按照部署位置排序依次記為測點P₂，……P_i，……P_n，n為測點的總數，

在參考點和每個測點處均豎向安裝有錨固桿，參考點處的錨固桿下端嵌入穩定土層，其他測點處的錨固桿下端嵌入地表土層，相鄰錨固桿上橫向連接有連接桿，連接桿的兩端與兩側相鄰錨固桿的連接處通過鉸固定，使連接桿和錨固桿之間可繞鉸接點旋轉，且連接桿的兩端與兩個鉸的鉸接點位于同一條水平線上，

在每個測點處沿豎向排布有兩個錨固區且相鄰測點處的兩個錨固區位于對立面，上下兩個錨固區位于同一條豎直線上，位于上方的錨固區粘貼在連接桿上且位于鉸的右側，位于下方的錨固區粘貼在錨固桿上，