一种掩埋式岩土工程监测装置的制作方法

本发明涉及一种戒指，具体为一种监测元件，特别涉及一种掩埋式岩土工程监测装置。

背景技术：

桥梁、大坝、地铁、隧道等重大工程的设计使用期限长达数十年，甚至上百年，但在长期使用中，环境的侵蚀、材料的老化、以及负荷作用的疲劳效应、各种振动效应和突发事件等有害因素的共同作用将导致建筑物结构的损伤积累和负荷能力的下降，从而影响其使用寿命，在极端情况下甚至发生灾难性的事故。因此，需要对重要的建筑物的结构的健康进行监测，保证该土木工程处于安全使用条件下。

传统的土木工程监测方法有静态应变测试振动识别法、声发射法、超声测试法、红外热像法、脉冲雷达法和x射线法等多种方法，但这些方法对整个工程的完整测试困难、成本高、以定性测试为主，并且不易实现实时在线的长期监测，对于土木工程结构的健康状态不能及时完整的进行评估，具有较大的局限性。

光纤传感技术的出现及发展，为土木工程结构的有效监测提供了一种新的手段。光纤传感具有比传统以电荷为基础传感装置更好的特点，如不受电磁干扰、易构建分布式、准分布式传感阵列，可以进行远距离的监测等优点。一些桥梁、大坝已经开始使用光纤型传感装置进行性能监测，目前主要以光纤光栅应用居多，但也有缺点，主要是成本较高、监测点的数量偏少且已贴装在监测工程的表面为主，这限制了其的推广使用以及对工程结构的完整监测。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种掩埋式岩土工程监测装置。本发明结构简单、设计合理、加工制作方便、成本低且使用方式灵活、寿命长、灵敏度高、易于埋入工程结构中，成为有效监测土木工程结构应力变化的敏感元件。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：光纤型土木工程结构应力监测元件，其特征在于：测试单元、处理单元和位于土木工程结构中的至少一个管道，且所述管道与外部密封隔绝，在管道内设置有至少一个曲线型支架和连续布设在所述曲线型支架上相对两侧的多个第一a侧变形齿和多个第一b侧变形齿，所述多个第一a侧变形齿和多个第一b侧变形齿之间呈交错布设且二者的头部间形成供一个或多个第一信号光纤穿过的曲线型通道，第一a侧变形齿和第一b侧变形齿对应布设在第一信号光纤两侧，且曲线型支架上至少两端固定于管道内壁，管道的至少一端与连接有一个细管，所述细管内布设有光缆，且所述光缆一端与管道内的第一信号光纤连接，所述光缆的另一端与测试单元连接，所述测试单元与处理单元连接。

上述的掩埋式岩土工程监测装置，所述曲线型支架为曲线型壳体，所述多个第一a侧变形齿和多个第一b侧变形齿对应布设在曲线型支架的内壁。

上述的掩埋式岩土工程监测装置，所述管道为波纹管状的结构或所述管道外表面设置有螺纹或凹槽。

上述的掩埋式岩土工程监测装置，所述曲线型支架为弹簧，第一a侧变形齿和第一b侧变形齿对应布设在弹簧中相邻相邻两圈弹簧丝之间。

附图说明

图1是本发明的实施例1的结构示意图.

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种掩埋式岩土工程监测装置，测试单元5、处理单元7和位于土木工程结构中的至少一个管道10，且所述管道10与外部密封隔绝，在管道10内设置有至少一个曲线型支架和连续布设在所述曲线型支架上相对两侧的多个第一a侧变形齿4-1和多个第一b侧变形齿4-2，所述多个第一a侧变形齿4-1和多个第一b侧变形齿4-2之间呈交错布设且二者的头部间形成供一个或多个第一信号光纤33穿过的曲线型通道，第一a侧变形齿4-1和第一b侧变形齿4-2对应布设在第一信号光纤33两侧，且曲线型支架上至少两端固定于管道10内壁，管道10的至少一端与连接有一个细管12，所述细管12内布设有光缆1，且所述光缆1一端与管道10内的第一信号光纤33连接，所述光缆1的另一端与测试单元5连接，所述测试单元5与处理单元7连接。

本实施例中，曲线型支架为曲线型壳体19，多个第一a侧变形齿4-1和多个第一b侧变形齿4-2对应布设在曲线型支架19的内壁上。管道10与混凝土16中的钢筋15通过扎带11固定在一起，当钢筋15弯曲或混凝土16有裂纹时，管道10的形状也会发生改变，同时曲线型支架19与管道10内壁接触，导致曲线型壳体19也弯曲变形，从而使布设于曲线型壳体19内的第一a侧变形齿4-1和第一b侧变形齿4-2之间的距离改变，导致夹持于第一a侧变形齿4-1和第一b两侧变形齿4-2间的第一信号光纤33的弯曲曲率变化，使传输于第一信号光纤33内的光信号的功率变化，通过光缆1测试单元5测得该变化信号并传递给处理单元7，处理单元7经计算得到曲线型壳体19的弯曲状态，并推算出钢筋15弯曲大小或混凝土16裂纹大小，为土木工程结构的健康监测提供数据基础。

一种优选的做法是管道10是波纹管状的结构或管道10表面有螺纹或凹槽，使管道10能与混凝土16有更大的接触面积，使两者结合的更紧密，从而使监测结果更准确。

所述第一信号光纤33为外部包有多层保护层的光纤，所述第一信号光纤33为外部包有多层光纤保护层的光纤，如紧套光纤、碳涂覆光纤、聚酰亚胺涂覆光纤等；所述第一信号光纤33也可以是塑料光纤、多芯光纤、细径光纤或光子晶体光纤；或是多根第一信号光纤33并排夹持在第一a侧变形齿4-1和第一b侧变形齿4-2之间，或是多根第一信号光纤33通过树脂合并为信号光纤束或信号光纤带。所述第一信号光纤33外部包覆有一层防水材料层，如防水油膏，可进一步防止水分子对第一信号光纤33的侵蚀，延长了第一信号光纤33的使用寿命。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种掩埋式岩土工程监测装置，测试单元、处理单元和至少一个管道，管道与外部密封隔绝，在管道内设置有至少一个曲线型支架和连续布设在所述曲线型支架上相对两侧的多个第一A侧变形齿和多个第一B侧变形齿，多个第一A侧变形齿和多个第一B侧变形齿之间呈交错布设且二者的头部间形成供一个或多个第一信号光纤穿过的曲线型通道，曲线型支架上至少两端固定于管道内壁，管道的至少一端与连接有一个细管，细管内布设有光缆，光缆一端与管道内的第一信号光纤连接，所述光缆的另一端与测试单元连接，所述测试单元与处理单元连接。本发明易于埋入工程结构中，成为有效监测土木工程结构应力变化的敏感元件。

技术研发人员：薛思源;张利;董方圆
受保护的技术使用者：薛思源
技术研发日：2017.12.16
技术公布日：2019.06.25