专利名称：一种抛石堤岸堤后土体水平受力变形监测的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种土木、交通工程的监测技术，具体涉及一种基于长标距光纤光栅传感技术的抛石堤岸堤后土体水平受力变形传感器。
背景技术：
抛石堤岸堤后土体一般为吹填土或淤泥质土等软土，在抛石及堤岸施工过程中，堤后土体必然会产生水平方向的受力和变形，监测堤后土体的水平受力及变形对堤后土体上的道路或其它设施具有重要工程意义。现在工程中常用的土体位移计一般为振弦式或电位计式传感器，传统的传感器一般测量精度低，测量范围小，监测点不能连续，而且受温度等外界影响比较大。与传统的传感器相比，光纤光栅传感器精度高，应变测量能达到
I两，灵敏度高，不怕水，耐腐蚀，长期性能比较好，准分布式传感，而且也能用于传输数
据，目前已经被广泛应用于结构的健康监测中，但在岩土工程中，特别是土体的水平受力和变形中还没有很好应用。
发明内容本实用新型的目的就是为了解决以上问题，而提供一种具有分布式、高精确度、高耐久性、结构简单、造价低廉的由长标距光纤光栅土体水平受力变形传感器构成的抛石堤岸堤后土体水平受力变形监测的装置。本实用新型的技术方案是这样得以实现的一种抛石堤岸堤后土体水平受力变形监测的装置，其特点是包括一个长标距光纤光栅传感探头阵列、一个用于固定光纤光栅的窄薄铁片、一个用于打设及锚固光纤光栅传感器的铁质圆锥、测试仪器；长标距光纤光栅传感探头阵列由多个长标距光纤光栅传感器串联组成，每一个长标距光纤光栅传感器按照一定的标距用复合材料和环氧树脂进行封装，在标距之间，光纤可以自由滑动；每一个长标距光纤光栅传感器的两端固定在薄铁片上；长标距光纤光栅传感探头阵列固定在薄铁片上，光纤引出线在顶部引出接至测试仪器；铁质圆锥体底面焊接于薄铁片下端。本实用新型的土体水平受力及变形监测主要是利用长标距光纤光栅对于应变的敏感性而进行的。对于抛石堤岸，在抛石过程中必然会对堤后土体产生一定的影响，使其受到水平向力并产生变形。当土体产生变形时，埋设于土体中的长标距光栅将出现较大的应变，从而可以测定其变形位移，并计算出土体水平向受力。对于新建堤段，可以监测堤后土体的受力变形，对于旧堤改造扩建，则可以监测新堤抛石过程对旧堤的影响。本实用新型测试方法新颖巧妙，传感器制作工艺简单，造价相对低廉，安装方法简单。与传统土体位移计等传感器相比，所采用光纤光栅传感器具有精度高，灵敏度高，分布式传感，环境适应性和长期性能较好等特点。可以很好地监测抛石堤岸堤后土体在抛石过程及其后施工过程中的水平受力及变形特性，具有广阔的应用前景和现实经济效益。
图I是本实用新型的示意图。图中1.测试仪器 2.光纤引出线3.窄薄铁片 4.光纤光栅传感器
5.铁质圆锥体。
具体实施方式
从图I可见，本实用新型包括一个长标距光纤光栅传感探头阵列、一个用于固定光纤光栅的窄薄铁片3、一个用于打设及锚固光纤光栅传感器的铁质圆锥5、测试仪器I ;长标距光纤光栅传感探头阵列由多个长标距光纤光栅传感器4串联组成，每一个长标距光纤光栅传感器按照一定的标距用复合材料和环氧树脂进行封装，在标距之间，光纤可以自由滑动；每一个长标距光纤光栅传感器的两端固定在薄铁片3上；长标距光纤光栅传感探头阵列固定在薄铁片3上，光纤引出线2在顶部引出接至测试仪器I ;铁质圆锥体5底面焊接于薄铁片3下端。薄铁片的尺寸规格为宽度40 mm，厚度I mm，主要用于固定光纤光栅传感器，而且该薄铁片的刚度要很小，保证其能随土体的变形而变形，从而将土体的受力及变形信息准确传递给光纤光栅传感器。铁质圆锥体底面直径为60mm，焊接于薄铁片下端，锥尖向下，主要起两个作用一是方便薄铁片和传感器在土体中向下打设；二是打设到预定位置后对薄铁片和传感器起锚固作用，保证土体在受到水平向力及变形时传感器下端为固定端而不发生向上移动。具体实施步骤I.将若干个长标距光纤光栅传感器串联组成长标距光纤光栅传感器组，每一个长标距光纤光栅传感器按照一定的标距用复合材料和环氧树脂进行封装，在标距之间，光纤可以自由滑动。2.将薄铁片焊接在圆锥体底面中间，圆锥体尖点向下。3.将长标距光纤光栅传感器组固定在薄铁片上，并且再次用环氧树脂进行一体化封装。4.安装时，使用一根直径比薄铁片宽度略大，但小于圆锥底面直径的钢管，套在固定有传感器组的薄铁片上并且顶住圆锥体底面，将钢管连同传感器一同插入土体中，并锤击到一定的标高，然后拔出钢管，完成传感器的安装布设。钢管最好采用宽度和厚度比安装传感器后薄铁片尺寸稍大的扁钢管，以减小土体扰动。打设深度一般要求打到稳定区，即土体不会产生位移变形的区域。5.静止一段时间，待传感器周围土体与传感器紧密接触并达到平衡状态后，便可开始测量。
权利要求1.一种抛石堤岸堤后土体水平受力变形监测的装置，其特征在于包括一个长标距光纤光栅传感探头阵列、一个用于固定光纤光栅的窄薄铁片、一个用于打设及锚固光纤光栅传感器的铁质圆锥、测试仪器；长标距光纤光栅传感探头阵列由多个长标距光纤光栅传感器串联组成，每一个长标距光纤光栅传感器按照一定的标距用复合材料和环氧树脂进行封装；每一个长标距光纤光栅传感器的两端固定在薄铁片上；光纤引出线在顶部引出接至测试仪器；铁质圆锥体底面焊接于薄铁片下端。
2.根据权利I所述的一种抛石堤岸堤后土体水平受力变形监测的装置，其特征在于长标距光纤光栅传感探头阵列由多个长标距光纤光栅传感器串联组成。
3.根据权利要求I或2所述的一种抛石堤岸堤后土体水平受力变形监测的装置，其特征在于薄铁片的尺寸规格为宽度40 mm，厚度I mm。
4.根据权利要求3所述的一种抛石堤岸堤后土体水平受力变形监测的装置，其特征在于铁质圆锥体底面直径为60_。
专利摘要一种抛石堤岸堤后土体水平受力变形监测的装置，包括长标距光纤光栅传感探头阵列、窄薄铁片、铁质圆锥、测试仪器；长标距光纤光栅传感探头阵列由多个长标距光纤光栅传感器串联组成，每一个长标距光纤光栅传感器按照一定的标距用复合材料和环氧树脂进行封装；长标距光纤光栅传感探头阵列固定在薄铁片上，光纤引出线在顶部引出接至测试仪器；铁质圆锥体底面焊接于薄铁片下端。本实用新型采用分布式长标距应变测试技术，量测传感器的精度可以根据长标距光栅探头的标距长度进行调节，测试方法新颖巧妙，传感器加工制作简单，布设施工方便，成本低廉，具有广阔的应用前景和现实经济效益。
文档编号G01B11/16GK202770569SQ20122045706
公开日2013年3月6日 申请日期2012年9月10日 优先权日2012年9月10日
发明者谢兰敏, 赵学亮, 余华春, 倪淑梅 申请人:中国十七冶集团有限公司