專利名稱：一種拋石堤岸堤后土體水平受力變形監(jiān)測的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種土木、交通工程的監(jiān)測技術(shù)，具體涉及一種基于長標(biāo)距光纖光柵傳感技術(shù)的拋石堤岸堤后土體水平受力變形傳感器。
背景技術(shù)：
拋石堤岸堤后土體一般為吹填土或淤泥質(zhì)土等軟土，在拋石及堤岸施工過程中，堤后土體必然會產(chǎn)生水平方向的受力和變形，監(jiān)測堤后土體的水平受力及變形對堤后土體上的道路或其它設(shè)施具有重要工程意義。現(xiàn)在工程中常用的土體位移計(jì)一般為振弦式或電位計(jì)式傳感器，傳統(tǒng)的傳感器一般測量精度低，測量范圍小，監(jiān)測點(diǎn)不能連續(xù)，而且受溫度等外界影響比較大。與傳統(tǒng)的傳感器相比，光纖光柵傳感器精度高，應(yīng)變測量能達(dá)到
I兩，靈敏度高，不怕水，耐腐蝕，長期性能比較好，準(zhǔn)分布式傳感，而且也能用于傳輸數(shù)
據(jù)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測中，但在巖土工程中，特別是土體的水平受力和變形中還沒有很好應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了解決以上問題，而提供一種具有分布式、高精確度、高耐久性、結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉的由長標(biāo)距光纖光柵土體水平受力變形傳感器構(gòu)成的拋石堤岸堤后土體水平受力變形監(jiān)測的裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣得以實(shí)現(xiàn)的一種拋石堤岸堤后土體水平受力變形監(jiān)測的裝置，其特點(diǎn)是包括一個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感探頭陣列、一個(gè)用于固定光纖光柵的窄薄鐵片、一個(gè)用于打設(shè)及錨固光纖光柵傳感器的鐵質(zhì)圓錐、測試儀器；長標(biāo)距光纖光柵傳感探頭陣列由多個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感器串聯(lián)組成，每一個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感器按照一定的標(biāo)距用復(fù)合材料和環(huán)氧樹脂進(jìn)行封裝，在標(biāo)距之間，光纖可以自由滑動；每一個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感器的兩端固定在薄鐵片上；長標(biāo)距光纖光柵傳感探頭陣列固定在薄鐵片上，光纖引出線在頂部引出接至測試儀器；鐵質(zhì)圓錐體底面焊接于薄鐵片下端。本實(shí)用新型的土體水平受力及變形監(jiān)測主要是利用長標(biāo)距光纖光柵對于應(yīng)變的敏感性而進(jìn)行的。對于拋石堤岸，在拋石過程中必然會對堤后土體產(chǎn)生一定的影響，使其受到水平向力并產(chǎn)生變形。當(dāng)土體產(chǎn)生變形時(shí)，埋設(shè)于土體中的長標(biāo)距光柵將出現(xiàn)較大的應(yīng)變，從而可以測定其變形位移，并計(jì)算出土體水平向受力。對于新建堤段，可以監(jiān)測堤后土體的受力變形，對于舊堤改造擴(kuò)建，則可以監(jiān)測新堤拋石過程對舊堤的影響。本實(shí)用新型測試方法新穎巧妙，傳感器制作工藝簡單，造價(jià)相對低廉，安裝方法簡單。與傳統(tǒng)土體位移計(jì)等傳感器相比，所采用光纖光柵傳感器具有精度高，靈敏度高，分布式傳感，環(huán)境適應(yīng)性和長期性能較好等特點(diǎn)?？梢院芎玫乇O(jiān)測拋石堤岸堤后土體在拋石過程及其后施工過程中的水平受力及變形特性，具有廣闊的應(yīng)用前景和現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)效益。
圖I是本實(shí)用新型的示意圖。圖中1.測試儀器 2.光纖引出線3.窄薄鐵片 4.光纖光柵傳感器
5.鐵質(zhì)圓錐體。
具體實(shí)施方式
從圖I可見，本實(shí)用新型包括一個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感探頭陣列、一個(gè)用于固定光纖光柵的窄薄鐵片3、一個(gè)用于打設(shè)及錨固光纖光柵傳感器的鐵質(zhì)圓錐5、測試儀器I ;長標(biāo)距光纖光柵傳感探頭陣列由多個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感器4串聯(lián)組成，每一個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感器按照一定的標(biāo)距用復(fù)合材料和環(huán)氧樹脂進(jìn)行封裝，在標(biāo)距之間，光纖可以自由滑動；每一個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感器的兩端固定在薄鐵片3上；長標(biāo)距光纖光柵傳感探頭陣列固定在薄鐵片3上，光纖引出線2在頂部引出接至測試儀器I ;鐵質(zhì)圓錐體5底面焊接于薄鐵片3下端。薄鐵片的尺寸規(guī)格為寬度40 mm，厚度I mm，主要用于固定光纖光柵傳感器，而且該薄鐵片的剛度要很小，保證其能隨土體的變形而變形，從而將土體的受力及變形信息準(zhǔn)確傳遞給光纖光柵傳感器。鐵質(zhì)圓錐體底面直徑為60mm，焊接于薄鐵片下端，錐尖向下，主要起兩個(gè)作用一是方便薄鐵片和傳感器在土體中向下打設(shè)；二是打設(shè)到預(yù)定位置后對薄鐵片和傳感器起錨固作用，保證土體在受到水平向力及變形時(shí)傳感器下端為固定端而不發(fā)生向上移動。具體實(shí)施步驟I.將若干個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感器串聯(lián)組成長標(biāo)距光纖光柵傳感器組，每一個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感器按照一定的標(biāo)距用復(fù)合材料和環(huán)氧樹脂進(jìn)行封裝，在標(biāo)距之間，光纖可以自由滑動。2.將薄鐵片焊接在圓錐體底面中間，圓錐體尖點(diǎn)向下。3.將長標(biāo)距光纖光柵傳感器組固定在薄鐵片上，并且再次用環(huán)氧樹脂進(jìn)行一體化封裝。4.安裝時(shí)，使用一根直徑比薄鐵片寬度略大，但小于圓錐底面直徑的鋼管，套在固定有傳感器組的薄鐵片上并且頂住圓錐體底面，將鋼管連同傳感器一同插入土體中，并錘擊到一定的標(biāo)高，然后拔出鋼管，完成傳感器的安裝布設(shè)。鋼管最好采用寬度和厚度比安裝傳感器后薄鐵片尺寸稍大的扁鋼管，以減小土體擾動。打設(shè)深度一般要求打到穩(wěn)定區(qū)，即土體不會產(chǎn)生位移變形的區(qū)域。5.靜止一段時(shí)間，待傳感器周圍土體與傳感器緊密接觸并達(dá)到平衡狀態(tài)后，便可開始測量。
權(quán)利要求1.一種拋石堤岸堤后土體水平受力變形監(jiān)測的裝置，其特征在于包括一個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感探頭陣列、一個(gè)用于固定光纖光柵的窄薄鐵片、一個(gè)用于打設(shè)及錨固光纖光柵傳感器的鐵質(zhì)圓錐、測試儀器；長標(biāo)距光纖光柵傳感探頭陣列由多個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感器串聯(lián)組成，每一個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感器按照一定的標(biāo)距用復(fù)合材料和環(huán)氧樹脂進(jìn)行封裝；每一個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感器的兩端固定在薄鐵片上；光纖引出線在頂部引出接至測試儀器；鐵質(zhì)圓錐體底面焊接于薄鐵片下端。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的一種拋石堤岸堤后土體水平受力變形監(jiān)測的裝置，其特征在于長標(biāo)距光纖光柵傳感探頭陣列由多個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感器串聯(lián)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種拋石堤岸堤后土體水平受力變形監(jiān)測的裝置，其特征在于薄鐵片的尺寸規(guī)格為寬度40 mm，厚度I mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種拋石堤岸堤后土體水平受力變形監(jiān)測的裝置，其特征在于鐵質(zhì)圓錐體底面直徑為60_。
專利摘要一種拋石堤岸堤后土體水平受力變形監(jiān)測的裝置，包括長標(biāo)距光纖光柵傳感探頭陣列、窄薄鐵片、鐵質(zhì)圓錐、測試儀器；長標(biāo)距光纖光柵傳感探頭陣列由多個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感器串聯(lián)組成，每一個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感器按照一定的標(biāo)距用復(fù)合材料和環(huán)氧樹脂進(jìn)行封裝；長標(biāo)距光纖光柵傳感探頭陣列固定在薄鐵片上，光纖引出線在頂部引出接至測試儀器；鐵質(zhì)圓錐體底面焊接于薄鐵片下端。本實(shí)用新型采用分布式長標(biāo)距應(yīng)變測試技術(shù)，量測傳感器的精度可以根據(jù)長標(biāo)距光柵探頭的標(biāo)距長度進(jìn)行調(diào)節(jié)，測試方法新穎巧妙，傳感器加工制作簡單，布設(shè)施工方便，成本低廉，具有廣闊的應(yīng)用前景和現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號G01B11/16GK202770569SQ20122045706
公開日2013年3月6日 申請日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者謝蘭敏, 趙學(xué)亮, 余華春, 倪淑梅 申請人:中國十七冶集團(tuán)有限公司