本发明属于道路实验设备技术领域，涉及到的是一种适合于有半/刚性结构层的道路路基不均匀沉降监测传感器。
背景技术：
道路是交通基础设施的重要组成部分，近年来我国公路建设投资均占我国gdp的2％‐3％。但从全世界范围来看，道路的早期病害问题从未得到根本解决。另一方面，路面的维修对道路通行的影响变得越来越难以忍受，并容易引发恶性交通事故。长期以来，国内外沥青混合料设计都以经验法为主，随着人们对道路结构承受高交通量、重荷载以及长寿命的要求不断增加，道路结构性能及其损伤演化规律的把握越来越受到重视，国内外道路工程界的研究工作加重了力学分析在道路结构设计中的应用。道路结构的早期病害问题的根本解决需要对道路材料、结构、水文地质、荷载及环境等因素综合作用力学行为的准确把握，而缺乏有效的现场测试手段提供参考数据是这项工作的关键阻力之一。
道路结构的整体失效、坍塌都是由于路基的坍塌、沉陷引起的，这也是道路结构状态直接影响行车安全的最主要方式。由于路基在道路结构施工完成后的隐蔽性、道路结构的大尺度、沉陷发生时间、位置、程度的不确定性等特征对路基沉陷的监测提出了很多特殊要求，使得监测难度变大，目前也没有设计较完善的商用传感器。现有的沉陷监测系统通常要通过预埋或施工后开挖设置观测井，对施工造成一定干扰，设计复杂切不宜维护。
引发路基沉陷的原因有很多，包括地表水渗入或地下水位涨落引起的沉陷、设计对土质情况考虑不足、施工质量问题等各种原因。除了建于山上的道路发生由山体滑坡以及地下开挖、溶洞等下部空洞情况可发生瞬间的沉陷外，大部分路基沉陷都是逐渐演化的。因此在路基中布设传感器进行长期沉陷状态监测，对于掌握道路结构安全状态、分析沉陷发生原因以及指导路基设计施工都有重要意义。
对于软路基或基础薄弱区域，高速公路或城市快速路的设计通常要配以半刚性基层、刚性基层或刚性路面结构以降低路基不均匀沉降对路面结构带来的损伤风险。而半刚性基层路面结构也是我国高速公路主要的路面结构形式。
技术实现要素：
本发明的目的是在于提供一种适合于有半/刚性结构层的道路路基不均匀沉降监测传感器。本发明解决了路基沉陷监测难以实现传感器布设对结构本身和施工影响小、高精度、高成活率、低造价、制作布设方法简单、高耐久性的问题。
本发明的技术方案：
一种适合于有半/刚性结构层的道路路基沉降监测传感器，包括沉降板1、低延展性牵引线2、保护套管3、端部防水套4、柔性防水连接套5、固定模6和拉绳位移传感器9；其中，拉绳位移传感器9为位移敏感元件；
低延展性牵引线2一端固定连接于沉降板1中部，并通过端部防水套4防护固定；低延展性牵引线2外由保护套管3保护，其另一端穿过固定模6的预留孔，与固定于限制位移隔板8另一侧的拉绳位移传感器9的拉绳相连；保护套管3由多段组成，中间由柔性防水连接套5相连；保护套管3一端随沉降板1埋入路基中，另一端压入半/刚性结构层并顺该半/刚性结构层延伸至侧边缘，与固定于该半/刚性结构层侧边缘的固定模6接触；固定模6为框体结构，其设有防水保护处理，以防止水进入损坏内部的拉绳位移传感器9；固定模6内设有为低延展性牵引线2通过的预留孔和限制位移隔板8，拉绳位移传感器9固定于限制位移隔板8一侧；
沉降板由具有一定面积的金属或高弹性纤维强化塑料(frp，fiberreinforcedpolymer)材料构成，形状不限；低延展性牵引线为具有低延展性、耐磨的细工程塑料线、编织线、或金属丝；保护套管为工程塑料、螺纹或铠装线管；端部防水套和柔性防水连接套由软工程塑料或软橡胶材料构成；固定模由金属材料、工程塑料或树脂类材料构成。
该路基沉陷监测传感器布设时先有沉降板、低延展性牵引线、保护套管、端部防水套等部分组装。待半刚性或刚性结构层施工完毕后，再安装固定模部分。在预监测位置底层路基压实完毕后，放置沉降板。上层填料施工时保护套管及包裹住的低延展性牵引线始终露出至填料上层。保护套管直接参与碾压且不被压扁保证牵引线在内部自由活动。为保证沉降板随路基沉降时主要传力给低延展性牵引线，保护套管由几段拼接成，中间以柔性防水连接套连接，传感器埋设时让保护套管拼接处处于两端接触状态。至半刚性或刚性结构层施工完毕，将保护套管做长度处理，使其与路缘平齐。安装固定模，使低延展性牵引线穿过固定模预留孔。拉绳位移传感器固定于固定模限制位移隔板一侧，拉绳预拉出一定长度并与牵引线相连，使用时拉绳位移传感器拉绳及牵引线都处于紧绷受力状态。记录初始位移数据，拉绳位移传感器预拉出段保证了该沉陷监测传感器既可以测沉降，又可以测一定路基胀起情况。
所述的低延展性牵引线2设置两条或以上备用，使用时只一条连接拉绳位移传感器，以提高传感器布设成活率及耐久性；
所述的拉绳位移传感器9设置在道路结构外，使用期间亦可进行校准维护及必要时更换，从而保证整个沉陷监测传感器的测试精度及耐久性；
所述的保护套管3不与沉降板1连接，且沉降板1埋设时保护套管3与沉降板1有一定间隙，存在测量路基层胀起的空间，但沉降板1与保护套管3之间由柔性端部防水套5相连，避免保护套管3进水；
所述的低延展性牵引线2在使用过程中并不承受大拉力，牵引线和保护套管采用较细直径以减小对道路结构状态的影响。
本发明的有益效果：①传感器布设方便，可直接参与路面正常施工，不需要后期钻孔等操作；②拉绳位移传感器监测路基沉降位移量测试直接,低延展性牵引线减少了位移信息传读过程中的误差,保证了测试精度；③传感器整体设计简单，容易制作，部件、材料造价低；④位移测试元件置于结构外部，进行校准维护及必要时更换，从而保证整个沉陷监测传感器的测试精度及耐久性；⑤传感器可在不同深度布设，长期的沉陷监测数据可以与气候、地下水位等信息结合，分析沉陷演化规律；⑥该传感器不需要设置观测井或基准桩等影响道路结构施工和使用的装置；⑦本传感器由于测点与采数点分离，易于实现自动采数以及系统集成，在恶劣天气条件下仍可获得有重要分析价值的监测数据。
附图说明
图1是适合于有半/刚性结构层的道路路基不均匀沉降监测传感器主要部件结构示意图。
图中：1沉降板；2低延展性牵引线；3保护套管；4端部防水套；
5柔性防水连接套；6固定模；7预留孔；8限制位移隔板；
9拉绳位移传感器；10数据采集设备。
具体实施方式
下面结合技术方案和附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图所示，主要包括传输沉降板1、低延展性牵引线2、保护套管3、端部防水套4、柔性防水连接套5、固定模6、预留孔7、限制位移隔板8、拉绳位移传感器9、数据采集设备10。
低延展性牵引线一端固定连接沉降板中部，另一端按顺序分别套入端部防水套、保护套管以及柔性防水连接套。该传感器布设时保护套管一端随沉降板埋入路基中，另一端随施工压入半/刚性结构层并顺该层延伸至侧边缘，端部与固定于侧边缘的固定模接触。保护套管由多段组成，中间由柔性防水连接套相连。固定模设有为牵引线通过的预留孔以及限制位移隔板，低延展性牵引线沿保护套管伸出道路结构体，穿过固定模的预留孔与固定于限制位移隔板另一侧的拉绳位移传感器的拉绳相连。固定模有防水保护处理以防止水进入损坏置于内部的拉绳位移传感器。
该路基沉陷监测传感器布设时先有沉降板、低延展性牵引线、保护套管、端部防水套等部分组装。待半刚性或刚性结构层施工完毕后，再安装固定模部分。在预监测位置底层路基压实完毕后，放置沉降板，沉降板上可预覆盖上层要埋设的土或碎石类材料。预监测位置上层填料施工时将保护套管连同其包裹住的低延展性牵引线始终露出至填料上层。除了在将被压入的半刚性或刚性结构层外，保护套管在填料后尽量保持竖直位置，以减少保护套管长度。保护套管直接参与碾压且不被压扁保证牵引线在内部自由活动。为保证沉降板随路基沉降时主要传力给低延展性牵引线，保护套管由几段拼接成，中间以柔性防水连接套连接，传感器埋设时让保护套管拼接处处于两端接触状态，以便后期发生沉陷时有相对位移的空间。在半刚性或刚性结构层施工时，直接将保护套管压入该层。至半刚性或刚性结构层施工完毕，将保护套管做长度处理，使其与路缘平齐。安装固定模，使低延展性牵引线穿过固定模预留孔。拉绳位移传感器固定于固定模限制位移隔板一侧，拉绳预拉出一定长度并与牵引线相连，传感器使用时拉绳位移传感器拉绳及牵引线都处于紧绷受力状态。记录初始位移数据，拉绳位移传感器预拉出段保证了该沉陷监测传感器既可以测沉降，又可以测一定路基胀起情况。
该路基沉陷监测传感器在沉降板与保护套管连接处、保护套管截断处以及固定模均采用防水保护措施，保证固定模使用过程中不进水，保护套管内部尽量不进水以减少牵引线的老化及不增加其与保护套管内壁的摩擦力。传感器使用前可对低延展性牵引线进行延展性标定以及老化性能测试，以对传感器使用期间测的数据进行必要的误差修正。传感器使用时，路基沉降带动埋设在该层的沉降板发生沉降。沉降板的运动带动牵引线发生等距离的运动，由于牵引线的低延展性，另一端直接动拉伸拉绳位移传感器的拉绳至相同距离，因此拉绳位移传感器测得的拉绳位移值即可认为是沉降板的沉降值。