一种适合tdr信号边坡监测的同轴电缆复合注浆体的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及岩±工程边坡监测领域，尤其设及适合TDR信号边坡监测的岩±工程 领域。
【背景技术】
[0002] 边坡灾害防治最有效手段就是对边坡健康状况进行有效监测，并根据监测结果及 时提出预警信号，确保边坡安全。常用的测斜法，需人工观测，在台风暴雨季节边坡危险时 亥Ij，无法实时监测。TDR(TimeDomainReflectometry，时域反射法)是一种远程测试技术， 由TDR同轴电缆、电缆测试仪、数据记录仪、远程通讯设备W及数据分析软件组成，完整的 TDR系统可自动的对边坡稳定状况实现连续、实时的监测，是一种更安全经济的监测方法。 [000引但TDR技术在边坡监测中的关键技术问题，如同轴电缆的选择、注浆体强度确定 等仍然有待深入研究。在研究成果基础上，建立WTDR技术为基础的边坡变形自动监测与 数据远程传输系统和基于TDR技术的边坡预警预报系统，对于推动TDR技术的应用，对于边 坡监测技术水平的提高，具有重要的理论和工程应用价值。
【发明内容】
[0004] 本发明目的在于解决上述问题，找到一种对TDR信号反应灵敏、且廉价因而易于 推广应用的同轴电缆，确定埋设方法，确定注浆复合体的配比和强度等内容。
[0005] 为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为： 一种适合TDR信号边坡监测的同轴电缆复合注浆体，包括： (1) 同轴电缆；该同轴电缆的内导体直径为2. 15mm，绝缘外径为8. 90mm，外导体外径为 10. 80mm，护套外径为12. 50mm，特性阻抗为75Q，采用4层屏蔽结构，屏蔽材料为侣巧和锻 锡铜丝编织；衰减常数在5MHz小于等于1. 0地/100m;回波损耗在小于等于300MHz时大于 等于22地，屏蔽衰减在5MHz大于等于85地； (2) 现场钻孔埋设前先剥去同轴电缆的保护皮套； (3) 钻孔灌水泥砂浆，水泥浆配合比为1:1 (水泥；砂）； (4) 水泥砂浆强度为边坡±体强度的1到3倍。
[0006] 本发明还提供一种制作适合TDR信号边坡监测的同轴电缆复合注浆体的方法， 包括；在边坡监测中采用同轴电缆材料，该同轴电缆的内导体直径为2. 15mm，绝缘外径为 8. 90mm，外导体外径为10. 80mm，护套外径为12. 50mm,特性阻抗为75Q，采用4层屏蔽结 构，屏蔽材料为侣巧和锻锡铜丝编织；衰减常数在5MHz小于等于1. 0地/100m;回波损耗在 小于等于300MHz时大于等于22地，屏蔽衰减在5MHz大于等于85地；钻孔埋设前先剥去 同轴电缆保护皮套，将同轴电缆固定在钻孔中央，然后在孔内灌满水泥浆；水泥浆配合比为 1: (1~2)(水泥；砂)，强度为边坡±体强度的1到3倍。
[0007] 所述的同轴电缆还连接有高速阶跃脉冲发生器信号源和取样示波器；其中取样示 波器作为接收装置和显示器。所述的阶跃脉冲发生器信号源是隧道二极管式阶跃脉冲发生 器，该隧道二极管式阶跃脉冲发生器具有15ps量级过度持续时间和50Q内阻，且在50Q负载上能够产生250mV准阶跃输出。从理论上讲，脉冲发生器的脉冲信号可W产生无限的 频谱，然而在实际测量中，由于系统噪声的存在，当脉冲频谱幅度衰减到系统噪声电平W下 时，即达到了实际的频率上限，因此，采用快前沿大幅度的脉冲信号源对提高上限频率具有 十分重要的意义。本申请经过大量的试验发现，采用隧道二极管式阶跃脉冲发生器的可用 频谱高达30GHz，对隧道二极管式阶跃脉冲发生器的阶跃信号积分，可得冲激脉冲，冲激脉 冲为4V，脉宽（50%-50%)为74ps,冲激脉冲的频谱在6GHz范围内基本是平坦的，在10GHz 处下降了 20地。
[000引与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是； 本发明采用的同轴电缆剪切位移大，并且在相同剪切位移情况下，反射系数幅值变化 量高，灵敏度高。由于在钻孔埋设前先剥去了同轴电缆的保护皮套再进行诱筑，进一步提高 了同轴电缆监测的灵敏性，同时诱筑于配合比为1 ;1水泥注浆体中剥皮的同轴电缆的灵敏 度低于诱筑于配合比为1 ;2水泥注浆体中剥皮的同轴电缆，但是其所能达到的最大相对位 移要大于诱筑于配合比为1 ;2水泥注浆体中剥皮的同轴电缆。因此可W根据工程实际情况 选定适宜的配合比来进行现场试验。
【具体实施方式】
[0009] 下面将结合具体实验数据对本发明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的一部分实施例，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的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。
[0010] 首先通过试验选定合适的同轴电缆：为配合试验，专口设计了一个剪切设备来模 拟分析不同型号同轴电缆的局部剪切变形对TDR波形的影响。试验步骤如下： 设计并制作剪切模件 准备电缆；选择不同型号的电缆，分别在端部接上能与TDR100测试仪相连接的BNC转 接头。
[0011] 连接设备：连接同轴电缆与TDR100测试仪，连接TDR100与电脑。
[0012] 测试其数据波形是否能正常显示。
[0013] 在液压式万能试验机(型号肥-100)上放置两个磁性支座来固定百分表，固定好 剪切模件。
[0014]将剥皮的同轴电缆放置于剪切模件中，在剪切模件上加垂直荷载，使剪切块与同 轴电缆轻微接触，然后将百分表读数调零，并记录初始TDR信号。
[0015] 通过液压式万能试验机加载，控制每级剪切位移为1mm对同轴电缆进行分级剪 切，并通过计算机记录下每一级剪切位移下的TDR波形数据及剪切力读数，直至同轴电缆 被剪断。
[0016] 每种型号同轴电缆重复进行6组剪切试验，W确保试验数据的可靠性，试验记录 下每一级剪切位移及相应的TDR波形和剪切力的大小。
[0017] 同轴电缆剪切试验剪切位移与TDR反射系数幅值变化数据示于表1中。本申请针 对S种型号的同轴电缆进行了剪切试验，该S种型号的同轴电缆的结构和性能参数分别如 下： 型号A;该同轴电缆的内导体直径为1. 00mm，绝缘外径为4. 80mm，外导体外径为 7. 20mm，护套外径为9. 9mm，特性阻抗为75Q，采用2层屏蔽结构，屏蔽材料为侣巧和铜包侣 屏蔽网；衰减常数在200MHz不大于0. 150地/100m; 型号B;该同轴电缆的内导体直径为1. 66mm，绝缘外径为7. 25mm，外导体外径为 10. 30mm，护套外径为12. 00mm，特性阻抗为75Q，采用2层屏蔽结构，屏蔽材料为侣巧和锻 银铜丝编织；衰减常数在3000MHz不大于0. 520地/100m; 型号C;该同轴电缆的内导体直径为2. 15mm，绝缘外径为8. 90mm，外导体外径为 10. 80mm，护套外径为12. 50mm，特性阻抗为75Q，采用4层屏蔽结构，屏蔽材料为侣巧和锻 锡铜丝编织；衰减常数在5MHz小于等于1. 0地/100m;回波损耗在小于等于300MHz时大于 等于22地，屏蔽衰减在5MHz大于等于85地。
[001引表1同轴电缆剪切试验剪切位移与TDR反射系数幅值变化数据汇总表
【主权项】
1. 一种适合TDR信号边坡监测的同轴电缆复合注浆体，其特征在于，包括： (1) 同轴电缆：该同轴电缆的内导体直径为2. 15mm，绝缘外径为8. 90mm，外导体外径为 10. 80mm，护套外径为12. 50mm，特性阻抗为75 Q，采用4层屏蔽结构，屏蔽材料为铝箔和镀 锡铜丝编织；衰减常数在5MHz小于等于I. 0dB/100m ;回波损耗在小于等于300MHz时大于 等于22dB，屏蔽衰减在5MHz大于等于85 dB ; (2) 现场钻孔埋设前先剥去同轴电缆的保护皮套，将剥去保护皮套的同轴电缆固定在 钻孔中央； (3) 钻孔灌水泥砂浆，水泥砂浆中水泥：砂的配合比为1:1~2 ; (4) 水泥砂浆强度为边坡土体强度的1到3倍。
2. 根据权利要求1所述的同轴电缆复合注浆体，其特征在于，所述的水泥砂浆中水泥： 砂的配合比为1:1。
3. 根据权利要求1所述的同轴电缆复合注浆体，其特征在于，所述的水泥砂浆中水泥： 砂的配合比为1:2。
4. 根据权利要求3所述的同轴电缆复合注浆体，其特征在于，所述的同轴电缆还连接 有阶跃脉冲发生器信号源和取样示波器。
5. 根据权利要求4所述的同轴电缆复合注浆体，其特征在于，所述的阶跃脉冲发生器 信号源是隧道二极管式阶跃脉冲发生器，该隧道二极管式阶跃脉冲发生器具有15ps量级 过度持续时间和50 Q内阻，且在50 Q负载上能够产生250mV准阶跃输出。
6. -种制作权利要求1-5任一项所述的适合TDR信号边坡监测的同轴电缆复合注 浆体的方法，其特征在于，包括：在边坡监测中采用同轴电缆材料，该同轴电缆的内导体直 径为2. 15mm，绝缘外径为8. 90mm，外导体外径为10. 80mm，护套外径为12. 50mm，特性阻抗 为75 D，采用4层屏蔽结构，屏蔽材料为铝箔和镀锡铜丝编织；衰减常数在5MHz小于等于 I. 0dB/100m ;回波损耗在小于等于300MHz时大于等于22dB，屏蔽衰减在5MHz大于等于85 dB;钻孔埋设前先剥去同轴电缆保护皮套，将同轴电缆固定在钻孔中央，然后在孔内灌满水 泥浆；水泥砂浆中水泥：砂的配合比为1:1~2,强度为边坡土体强度的1到3倍。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的水泥砂浆中水泥：砂的配合比为 1:1〇
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的水泥砂浆中水泥：砂的配合比为 1:2〇
【专利摘要】本发明公开了一种适合TDR信号边坡监测的同轴电缆复合注浆体，包括：同轴电缆：该同轴电缆的内导体直径为2.15mm，绝缘外径为8.90mm，外导体外径为10.80mm，护套外径为12.50mm,特性阻抗为75Ω，采用4层屏蔽结构，屏蔽材料为铝箔和镀锡铜丝编织；衰减常数在5MHz小于等于1.0dB/100m；回波损耗在小于等于300MHz时大于等于22dB，屏蔽衰减在5MHz大于等于85dB；现场钻孔埋设前先剥去同轴电缆的保护皮套，将剥去保护皮套的同轴电缆固定在钻孔中央；钻孔灌水泥砂浆，水泥砂浆中水泥：砂的配合比为1:1～2；水泥砂浆强度为边坡土体强度的1到3倍。
【IPC分类】G01B21-32
【公开号】CN104748717
【申请号】CN201510167066
【发明人】郑也平, 曾庆有, 刘毓氚, 卢才金, 左广洲
【申请人】福建省交通规划设计院
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月10日