专利名称：光纤动孔隙水压计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水压计，具体地说是一种测量沥青混凝土路面内孔隙水压的光纤动孔隙 水压计，也可用于岩土工程内动孔隙水压测试。
技术背景我国的路面结构设计习惯上不考虑路面内部(或结构层)排水，也不考虑防止水侵害基层，结果使水进到面层但出不来，任其在路面结构层内发挥破坏作用。目前公路工程沥青面层破坏的一个很重要的原因是水所引起的。沥青面层中水的来源有 地面降水和路基中挤上来的水。大气降水渗到沥青面层中而排不出去，在汽车荷载及温度变 化的作用下，使沥青面层产生破坏。冬春季节，降雪(白天融化后)和降水渗入路面，夜间 冻结，第二天白天融化，夜间又冻结，这种多次反复冻融作用会使水破坏更严重。 一、路面水破坏的原因水破坏的现象在各地路面中普遍存在，对公路路面造成了十分严重的破坏。路面积水渗 入面层后，根据水的不同滞留位置，在车辆高速行驶作用下，会产生以下不同的破坏现象。(一) 表面产生坑洞降水过程中，雨水会进入并滞留在表面层沥青混凝土的空隙中，在大量车辆高速行驶所 产生的冲击荷载的作用下，路面积水所产生的动水压力使沥青从碎石表面剥落下来，局部沥 青混凝土变成松散，碎石被车轮甩出，路面形成坑洞。在釆用半开式沥青混凝土表面层时， 路面产生的水破坏较为严重。(二) 表面层和中面层同时产生坑洞以及局部表面产生网裂和变形降水过程中，如自由水渗入并滞留在表面层和中面层内，行车荷载作用使两层内沥青混 凝土中部分碎石上的沥青剥落，导致表面产生网裂、变形和向外侧推挤或形成坑洞。(三) 唧泥、网裂、坑洞 路面水透过沥青面层滞留在半刚性基层顶面，在车辆高速行驶作用下，基层混合料表层的细料在自由水所产生的动水压力的冲刷下，形成灰白色泥桨。灰浆被行车压唧到路表面， 使路面出现一块一块的白色灰浆；灰浆数量大的情况下，会逐步形成坑洞；在基层表面大面 积唧泥的情况下，基层顶面松软，路面出现变形或网裂。由于路面的变形和网裂，路面水更 容易渗入，产生恶性循环，最终导致路面破坏。沥青路面产生破坏的主要因素是沥青混凝土本身的空隙率大、压实度不够、粒料不均匀。 空隙率大时，雨后势必会在路面中积水。沥青面层中的水无法排出，沥青混合料在饱水后石 料与沥青黏附力降低，易发生剥落、松散，降低沥青路面的抗剪强度。冬季降水后，水冻结 时体积增大约9%，在沥青路面内部产生冻胀应力；温度升高，冻融化。在冻融循环的作用下， 沥青混合料松散，从而出现坑洞等早期破坏。 '而目前还没有一种有效果测量路面内孔隙水的压力的仪器，不能从实验与实际测量角度 知道路面内孔隙水对道路动压大小和损坏作用，对道路的破坏不能提前预防。发明内容本发明为克服上述现有技术的不足，提供一种方便测量沥青混合土路面内的压力，提前 判断路面损坏状况,有利于路面维护的光纤动孔隙水压计。本发明的目的是采用下述技术方案实现的 一种光纤动孔隙水压计，包括管体，管体外 周上设有若干微孔，管体的两端设有端盖，管体内纵向设有传感器固定装置，传感器固定装 置上设有若干轴向凹槽，凹槽内设有压力光纤光栅传感器，凹槽外设有温度传感器，压力光 纤光栅传感器和温度光纤光栅传感器外部通过保护层固定于传感器固定装置上，若干压力光 纤光栅传感器联接后再与温度传感器串联并通过光纤与外接光信号调解处理装置连接。所述的管体是圆管或方管。所述的传感器固定装置是支撑板，支撑板的一个侧面上设有凹槽。所述的支撑板一端固定于管体的一端，另一端悬空；或者支撑板两端分别端固定于管体 的两端。所述的传感器固定装置是管状体，管状体内壁上设有凹槽。 所述的管状体是圆管或方管。所述的管状体一端固定于管体的一端，另一端悬空；或者管状体两端分别端固定于管体 的两端。所述的保护层是橡胶层。所述的若干压力光纤光栅传感器串联或并联后再与温度光纤光栅传感器串联，温度光纤 光栅传感器用来补偿压力光纤光栅传感器有温度变化带来的影响。 所述的管体上的微孔仅能使水进入。传感器固定装置仅感应孔隙水动压力作用，对沥青混泥土等路面的结构体的接触应力不 起作用，管体起支撑外部接触应力和保护作用。本发明使用时，若干本装置横向间隔一定距离埋在沥青混凝土路面下，路面内的水经管 体上的微孔进入管内，水对传感器固定装置表面产生压力，并将压力传递到压力光纤光栅传 感器上，温度光纤光栅传感器用来补偿压力光纤光栅传感器有温度变化带来的影响。压力光 纤光栅传感器通过光纤将信号传递到外部的光信号调解处理装置，通过光信号调解处理装置 分析处理，得出动孔隙水压力对路基内结构作用大小，以便于及时对路面做出相应的维护措 施。本发明可以起到提前预防的作用，避免水对路面产生较大的损坏，节约资源。
图l是本发明实施例l结构示意图；图2是本发明实施例3结构示意图；其中l.管体，2.支撑板，3.微孔，4.凹槽，5.压力光纤光栅传感器，6.光纤，7，端盖， 8.温度光纤光栅传感器，9.保护层，IO.管状体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。实施例l:图l.中，管体1是圆管，可以承受较大的外界压力。外管1两端设有端盖7，支撑板2—端固定于管体1一端的端盖7上，另一端悬空，并且使支撑板2固定于管体1的 中心。管体1外圆上设有若干仅能使水进入的微孔3，圆管上设置微孔3可以保证各个方位 的水压一致，有利于得出正确的测试结果。支撑板2的下表面上设有若干轴向凹槽4，凹槽4 内设有压力光纤光栅传感器5，凹槽外设有温度光纤光栅传感器8，温度光纤光栅传感器8用 来补偿压力光纤光栅传感器有温度变化带来的影响。压力光纤光栅传感器5和温度光纤光栅 传感器8外部通过橡胶保护层9固定于支撑板上。若干压力光纤光栅传感器5串联后再与温 度光纤光栅传感器8串联通过光纤6与外接光信号调解处理装置连接。使用时，将若干个上述装置间隔一定距离横向埋在沥青混凝土路面下，由于管体1和支 撑板2的长度和路面的宽度基本一致，所以可以较好的测量整个路面的状况。路面内的水经 管体1上的微孔3进入管体1内，水对支撑板2表面产生压力，支撑板2将压力传递到压力 光纤光栅传感器5上，压力光纤光栅传感器5和温度光纤光栅传感器8通过光纤6将信号传 递到外部的光信号调解处理装置，通过光信号调解处理装置分析处理，得出动孔隙水压力对 路基内结构作用大小，以便于及时对路面做出相应的维护措施。实施例2:与实施例1不同的是管体1是方管，支撑板2的两端分别固定于管体1两端 的端盖7上，多个压力光纤光栅传感器5并联后再与温度光纤光栅传感器8串联通过光纤6 与外接光信号调解处理装置连接，其余相同，不再赘述。实施例3:与实施例1不同的是设于管体1内的传感器固定装置是管状体10，管状体10 为圆管，管状体10—端通过螺纹固定于管体1一端的端盖7上，另一端悬空，并且使管状体 10固定于管体1的中心。管状体10内表面上设有若干轴向凹槽4，凹槽4内设有压力光纤光 栅传感器5，凹槽4外设有温度光纤光栅传感器8。多个压力光纤光栅传感器5串联后再与温 度光纤光栅传感器8串联通过光纤6与外接光信号调解处理装置连接，其余相同，不再赘述。实施例4:与实施例3不同的是管体1是方管，管状体10的两端份别通过螺纹固定于管 体1两端的端盖7上，多个压力光纤光栅传感器5并联后再与温度光纤光栅传感器8串联通 过光纤6与外接光信号调解处理装置连接，其余相同，不再赘述。实施例5:与实施例3不同的是管状体10为方管，其余相同，不再赘述。实施例6:与实施例5不同的是管体1是方管，管状体10的两端份别通过螺纹固定于管 体1两端的端盖7上，多个压力光纤光栅传感器5并联后再与温度光纤光栅传感器8串联通 过光纤6与外接光信号调解处理装置连接，其余相同，不再赘述。
权利要求
1.一种光纤动孔隙水压计，包括管体，其特征在于管体外周上设有若干微孔，管体的两端设有端盖，管体内纵向设有传感器固定装置，传感器固定装置上设有若干轴向凹槽，凹槽内设有压力光纤光栅传感器，凹槽外设有温度传感器，压力光纤光栅传感器和温度传感器外部通过保护层固定于传感器固定装置上，若干压力光纤光栅传感器联接后再与温度传感器串联并通过光纤与外接光信号调解处理装置连接。
2. 根据权利要求1所述的光纤动孔隙水压计，其特征在于所述的管体是圆管或方管。
3. 根据权利要求1所述的光纤动孔隙水压计，其特征在于所述的传感器固定装置是支 撑板，支撑板的一个侧面上设有凹槽。
4. 根据权利要求2或3所述的光纤动孔隙水压计，其特征在于所述的支撑板一端固定 于管体的一端，另一端悬空；或者支撑板两端分别端固定于管体的两端。
5. 根据权利要求1所述的光纤动孔隙水压计，其特征在于所述的传感器固定装置是管 状体，管状体内壁上设有凹槽。
6. 根据权利要求5所述的光纤动孔隙水压计，其特征在于所述的管状体是圆管或方管。
7. 根据权利要求2或6所述的光纤动孔隙水压计，其特征在于所述的管状体一端固定 于管体的一端，另一端悬空；或者管状体两端分别端固定于管体的两端。
8. 根据权利要求1所述的光纤动孔隙水压计，其特征在于所述的保护层是橡胶层。
9. 根据权利要求1所述的光纤动孔隙水压计，其特征在于所述的若干压力光纤光栅传感器串联或并联后再与温度传感器串联。
10. 根据权利要求1所述的光纤动孔隙水压计，其特征在于所述的外管上的微孔仅能使 水进入。
全文摘要
本发明涉及一种光纤动孔隙水压计，包括管体，管体外周上设有若干微孔，管体两端设有端盖，管体内纵向设有传感器固定装置，传感器固定装置上设有若干轴向凹槽，凹槽内设有压力光纤光栅传感器，凹槽外设有温度传感器，压力光纤光栅传感器和温度光纤光栅传感器外部通过保护层固定于传感器固定装置上，若干压力光纤光栅传感器联接后再与温度传感器串联并通过光纤与外接光信号调解处理装置连接。使用时，将若干本装置埋在沥青混凝土路面下，路面内孔隙水经管体上的微孔进入管内，对传感器固定装置表面产生压力经压力光纤光栅传感器传递到光信号调解处理装置进行分析处理，及时对路面做出相应的维护措施，避免孔隙水对路面产生较大的损坏。
文档编号G01L11/00GK101226093SQ20081001414
公开日2008年7月23日 申请日期2008年2月3日 优先权日2008年2月3日
发明者刘秋宏, 张庆松, 奇 蒋, 罕 蒋 申请人:山东大学