一种基于定点光缆的边坡坡表变形分布式监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及到一种基于定点光缆的边坡坡表变形分布式监测系统。其包括调制解调仪和设在边坡各级平台上的监测单元；监测单元包括定点光缆、温度补偿光缆、通信光缆、平台截水沟、定点锚具和密封材料层；平台截水沟横向布设在边坡上，其在同侧内壁上开设有两行多列的锚固螺栓孔；光缆均设置在两行锚固螺栓孔之间；定点锚具能通过螺栓与锚固螺栓孔锚固；密封材料层由密封材料覆盖在定点锚具表面形成；调制解调仪通过通信光缆连接各监测单元的定点光缆和温度补偿光缆。与现有技术相比，本实用新型专利技术有效提高了光缆量程，解决了传统点式监测与分布式监测的难题，提高了边坡监测效率，故可广泛应用于公路边坡、铁路边坡的坡表变形监测。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于土木工程
，具体来说，涉及到一种基于定点光缆的边坡坡表变形分布式监测系统。
技术介绍
由于岩土体的复杂性，岩土力学尚具有半经验半理论的特点，在时间和空间上对岩土工程的安全度作出准确的判断还有较大困难。所以对于重要边坡工程的安全性主要除依靠设计来保证外，还必须配套相应的监测手段。监测与设计、施工、勘察动态互补，以监测与勘察指导设计、施工，确保边坡工程安全性和公路的正常运营。虽然国外的公路边坡监测已做到了实时监测，但国内的公路边坡监测预报进行得较少。目前，常规监测方法测点布设采用点式布设，点式传感器费用较高，且在进行测点选择时常常根据经验布设，常带有一定盲目性，后期会出现某些部位出现过大变形但无监测数据而导致工程病害的问题。分布式光纤监测技术以其分布式、长距离、实时性和长期稳定性等，在边坡工程监测用也得到了推广应用，但由于分布式光缆在埋设时与岩土体(结构物)沿整条光缆耦合，导致岩土体变形较大时，光缆变形超限，很大程度上影响了监测系统量程。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供了一种经济省时、便捷高效的基于定点光缆的边坡坡表变形分布式监测系统。本技术所述的一种基于定点光缆的边坡坡表变形分布式监测系统，所述监测系统包括调制解调仪8和设在边坡各级平台上的监测单元；监测单元包括定点光缆2、温度补偿光缆3、通信光缆4、平台截水沟5、定点锚具6和密封材料层7；所述平台截水沟5横向布设在边坡1上，截面呈凹字型，其在同侧内壁上开设有两行多列的锚固螺栓孔501；所述定点光缆2和温度补偿光缆3水平设置在两行锚固螺栓孔501之间；定点锚具6有多个，呈长方形状，长边垂直于光缆，其在内侧中央开设有两道能分别盖合在定点光缆2和温度补偿光缆3上的半圆形槽601，在上下端各开设一行螺栓孔602；上行的两个螺栓孔602和下行的两个螺栓孔602能通过螺栓603分别与上行和下行相应的锚固螺栓孔501锚固；密封材料层7由密封材料覆盖在定点锚具6表面形成；调制解调仪8通过通信光缆4连接各监测单元的定点光缆2和温度补偿光缆3。本技术所述的一种基于定点光缆的边坡坡表变形分布式监测系统，所述定点锚具6之间的间距为2m，其中心距截水沟5顶面20cm。本技术所述的一种基于定点光缆的边坡坡表变形分布式监测系统，所述定点锚具6上的四个螺栓孔602构成边长为4.4cm的正方形，螺栓孔602的孔眼直径为8mm。与现有技术相比，本技术所述基于定点光缆的边坡坡表变形分布式监测系统通过将光缆定点锚固于边坡平台截水沟侧壁中，形成监测网络，由光缆变形感知边坡坡表变形，其对边坡变形的监测覆盖范围和采集的变形数据远远大于传统点式监测方法，且由于采用了定点监测技术，有效提高了光缆量程，解决了传统点式监测与分布式监测的难题，提高了边坡监测效率，故可广泛应用于公路边坡、铁路边坡的坡表变形监测。附图说明图1：基于定点光缆的边坡坡表变形分布式监测系统整体图；图2：定点光缆布设剖面图；图3：定点锚具平面图；边坡-1、定点光缆-2、温度补偿光缆-3、通信光缆-4、平台截水沟-5、定点锚具-6、密封材料层-7、调制解调仪-8、半圆形槽-601、螺栓孔-602、螺栓-603。具体实施方式下面结合具体的实施例对本技术所述的基于定点光缆的边坡坡表变形分布式监测系统做进一步说明，但是本技术的保护范围并不限于此。实施例1一种基于定点光缆的边坡坡表变形分布式监测系统，所述监测系统包括调制解调仪8和设在边坡各级平台上的监测单元；监测单元包括定点光缆2、温度补偿光缆3、通信光缆4、平台截水沟5、定点锚具6和密封材料层7；所述平台截水沟5横向布设在边坡1上，截面呈凹字型，其在同侧内壁上开设有两行多列的锚固螺栓孔501；所述定点光缆2和温度补偿光缆3水平设置在两行锚固螺栓孔501之间；定点锚具6有多个，呈长方形状，长边垂直于光缆，其在内侧中央开设有两道能分别盖合在定点光缆2和温度补偿光缆3上的半圆形槽601，在上下端各开设一行螺栓孔602；上行的两个螺栓孔602和下行的两个螺栓孔602能通过螺栓603分别与上行和下行相应的锚固螺栓孔501锚固；密封材料层7由密封材料覆盖在定点锚具6表面形成，这使该点处光缆和边坡截水沟混凝土结构更好的耦合，同时防止雨水对定点锚具造成锈蚀；调制解调仪8通过通信光缆4连接各监测单元的定点光缆2和温度补偿光缆3。所述定点锚具6之间的间距为2m，其中心距截水沟5顶面20cm。所述定点锚具6上的四个螺栓孔602构成边长为4.4cm的正方形，螺栓孔602的孔眼直径为8mm。现有某高速公路黄土边坡3级，每级边坡坡高8m，一级平台截水沟长30m，二级平台截水沟长25m，平台截水沟宽40cm，深60cm。该边坡坡表变形监测系统的具体安装操作为：①计算光缆需要长度，本实施例需要定点光缆长度和温度补偿光缆长度均为55m(一级：30m，二级：25m，合计30m+25m＝55m)；②在坡体一侧平台截水沟侧壁截水沟顶面20cm处划线，线与水沟平行。且每2m做一个“十字”型标记点。将加工好的锚具的几何中心与“十字”型标记点重合，通过锚具螺栓孔将孔位置标记于水沟侧壁。按标记位置钻设锚固孔，一组4个，孔眼直径8mm，每组4个孔眼间距均为4.4cm。上排2个，下排2个。③将两根光缆(定点光缆、温度补偿光缆)嵌入锚具的两道半圆形槽内，通过螺栓固定到水沟侧壁。沿水沟一侧依次固定，直至将第一级平台水沟沿全长全部布设完毕。④用密封材料将锚固点出锚具和光缆密封于水沟侧壁上。⑤重复步骤②、③、④，完成第二级平台光缆布设。⑥将定点光缆和温度补偿光缆位于水沟两侧的接头分别用通信光缆连接，并将通信光缆沿两侧分别引至边坡坡脚处，将分布式光缆调制解调仪接入光缆任意一端点，采集光缆沿整个框架梁结构的光信号信息，经过后期处理作为初始读数，定期读取光缆变形数据，同初始读数对比，即得到平台截水沟结构变形，由于平台截水沟嵌在边坡坡表内，平台截水沟结构变形与边坡坡表变形可认为协调一致，即可得到边坡坡表变形。与现有技术相比，本技术通过将光缆定点锚固于边坡平台截水沟侧壁中，形成监测网络，由光缆变形感知边坡坡表变形，其对边坡变形的监测覆盖范围和采集的变形数据远远大于传统点式监测方法，且由于采用了定点监测技术，有效提高了光缆量程，解决了传统点式监测与分布式监测的难题，提高了边坡监测效率，故可广泛应用于公路边坡、铁路边坡的坡表变形监测。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于定点光缆的边坡坡表变形分布式监测系统，其特征在于，所述监测系统包括调制解调仪(8)和设在边坡各级平台上的监测单元；监测单元包括定点光缆(2)、温度补偿光缆(3)、通信光缆(4)、平台截水沟(5)、定点锚具(6)和密封材料层(7)；所述平台截水沟(5)横向布设在边坡(1)上，截面呈凹字型，其在同侧内壁上开设有两行多列的锚固螺栓孔(501)；所述定点光缆(2)和温度补偿光缆(3)水平设置在两行锚固螺栓孔(501)之间；定点锚具(6)有多个，呈长方形状，长边垂直于光缆，其在内侧中央开设有两道能分别盖合在定点光缆(2)和温度补偿光缆(3)上的半圆形槽(601)，在上下端各开设一行螺栓孔(602)；上行的两个螺栓孔(602)和下行的两个螺栓孔(602)能通过螺栓(603)分别与上行和下行相应的锚固螺栓孔(501)锚固；密封材料层(7)由密封材料覆盖在定点锚具(6)表面形成；调制解调仪(8)通过通信光缆(4)连接各监测单元的定点光缆(2)和温度补偿光缆(3)。

【技术特征摘要】
1.一种基于定点光缆的边坡坡表变形分布式监测系统，其特征在于，所述监测系统包括调制解调仪(8)和设在边坡各级平台上的监测单元；监测单元包括定点光缆(2)、温度补偿光缆(3)、通信光缆(4)、平台截水沟(5)、定点锚具(6)和密封材料层(7)；所述平台截水沟(5)横向布设在边坡(1)上，截面呈凹字型，其在同侧内壁上开设有两行多列的锚固螺栓孔(501)；所述定点光缆(2)和温度补偿光缆(3)水平设置在两行锚固螺栓孔(501)之间；定点锚具(6)有多个，呈长方形状，长边垂直于光缆，其在内侧中央开设有两道能分别盖合在定点光缆(2)和温度补偿光缆(3)上的半圆形槽(601)，在上下端各开设一行螺栓孔(60...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志杰，董立山，张军，赵紫阳，高一杰，
申请(专利权)人：山西省交通科学研究院，山西交科公路勘察设计院，
类型：新型
国别省市：山西;14