[發明專利]一種圍巖松動圈擴展過程長期監測系統、結構及方法

在審

• 申請號: 202011472042.7
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112729200A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 曹愛武;陳平志;褚衛江;李振;吳家耀;劉寧
• 申請（專利權）人: 中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G01B21/18
• 分類號: G01B21/18;G01B21/02;G01B11/22;G01B11/16;G01N33/24
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

1.一種圍巖松動圈擴展過程長期監測系統，其特征在于：所述圍巖松動圈擴展過程長期監測系統包括多點位移計和分布式光纖，所述多點位移計與圍巖松動圈的監測面的切線方向相垂直地埋設入至圍巖松動圈直至圍巖內，所述分布式光纖也埋設入至圍巖松動圈直至圍巖內且分布在多點位移計的上下兩側，所述分布式光纖與脈沖光信號發射器、光纖解調分析儀分別連接，所述多點位移計、光纖解調分析儀與數據采集系統相連接，所述數據采集系統與數據分析系統相連接。

2.根據權利要求1所述的圍巖松動圈擴展過程長期監測系統，其特征在于：所述分布式光纖與多點位移計之間呈45度布置。

3.根據權利要求1或2所述的圍巖松動圈擴展過程長期監測系統，其特征在于：所述分布式光纖設置在分布式光纖埋管內，所述分布式光纖埋管內側相對位置貼設兩條分布式光纖。

4.根據權利要求3所述的圍巖松動圈擴展過程長期監測系統，其特征在于：所述分布式光纖埋管采用PVC管。

5.一種圍巖松動圈擴展過程長期監測結構，其特征在于：所述圍巖松動圈擴展過程長期監測結構包括圍巖，所述圍巖內具有圍巖松動圈，所述圍巖松動圈的監測面處設有多點位移計，所述多點位移計與圍巖松動圈的監測面的切線方向相垂直地埋設入至圍巖松動圈直至圍巖內，所述分布式光纖也埋設入至圍巖松動圈直至圍巖內且分布在多點位移計的上下兩側，所述分布式光纖與脈沖光信號發射器、光纖解調分析儀分別連接，所述多點位移計、光纖解調分析儀與數據采集系統相連接，所述數據采集系統與數據分析系統相連接。

6.根據權利要求5所述的圍巖松動圈擴展過程長期監測結構，其特征在于：所述分布式光纖與多點位移計之間呈45度布置。

7.根據權利要求5或6所述的圍巖松動圈擴展過程長期監測結構，其特征在于：所述分布式光纖設置在分布式光纖埋管內，所述分布式光纖埋管內側相對位置貼設兩條分布式光纖。

8.根據權利要求7所述的圍巖松動圈擴展過程長期監測結構，其特征在于：所述分布式光纖埋管采用PVC管。

9.一種圍巖松動圈擴展過程長期監測方法，其特征在于：所述圍巖松動圈擴展過程長期監測方法基于權利要求5所述的圍巖松動圈擴展過程長期監測結構，并包括：

(1)多點位移計對圍巖松動圈深度的判斷方法：在多點位移計監測過程中，若相鄰兩個位移計之間的相對間距較其他監測點之間的間距逐漸加大，判定在此相鄰兩個位移計之間發生了較多的圍巖破碎，圍巖松動圈在此相鄰兩個位移計之間；若多點位移計監測過程中，多點位移計未監測到各監測點發生明顯相對變化，則需要以分布式光纖測試方法進一步確定圍巖松動圈的深度；

(2)分布式光纖對圍巖松動圈深度的判斷方法：沿著分布式光纖埋管的變形情況可根據下式計算：

式中：y為埋管變形；ε₁為分布式光纖埋管上表面應變；ε₂為分布式光纖埋管下表面應變；d為兩分布式光纖之間的間距，即分布式光纖埋管的直徑；dx為分布式光纖采樣間隔。