基于IHAT‑FBG的岩土体渗流速率与含水率监测系统及方法技术方案

本发明专利技术属于地质灾害防治领域，提出了一种基于IHAT‑FBG的岩土体渗流速率与含水率监测系统及方法。所述系统包括依次连接的电源、电源电流控制加热系统、IHAT‑FBG、FBG解调设备和数据分析处理系统；所述步骤：采用刚玉管封装制成IHAT‑FBG，经率定后埋入岩土体；通过内加热技术对FBG进行主动加热，运用FBG解调设备记录波长变化；运用数据处理分析软件求得FBG温度特征值，将温度特征值带入由率定实验确定的一次函数：ΔTt＝a‑bv与w＝kΔTt+c，计算出岩土体渗流速率与含水率。本发明专利技术通过对IHAT‑FBG按照实际需求进行串联，达到准分布式监测效果，可以进行精确点监测与范围监测，具有制作简单、使用便捷、成本经济、监测精度与稳定性高等优点。

【技术实现步骤摘要】
基于IHAT-FBG的岩土体渗流速率与含水率监测系统及方法
本专利技术属于地质灾害防治领域，提出了一种基于内加热刚玉管FBG传感器(InsideheatedAlundumTube以下简称IHAT-FBG)的岩土体渗流速率与含水率监测系统及方法。
技术介绍
岩土体中的水分场是引发一系列地质灾害的重要因素，如溃堤塌坝、崩滑流等地质灾害均与岩土体中水分场的变化切相关，岩土体中的水分场又可分为动态的渗流与静态的含水率。因此，对于岩土体中水分场的监测，是预测和减轻地质灾害的重要途径。近年来DTS技术开始应用于岩土体的渗流速率与含水率的监测，它不同于传统非接触式监测方法，是一种分布式、接触式的监测手段，监测精度达到0.1℃，尤其适用于分布式、连续性的岩土体渗流速率与含水率监测需求。但对于待测点位置精确已知，水分场测量精度要求极高的监测要求，DTS的成本与精度便成为限制，因此需要一种准分布式、成本低、精度高的新型方法与其互补。如图3-1所示，分布式布设17方法的特征是：感测元件为一根感测光纤，感测光纤的各个部位均参与测量；如图3-2所示，准分布式布设18方法的特征是：使用一根光纤将多个感测元件串联本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于IHAT‑FBG的岩土体渗流速率与含水率监测系统，其特征在于，包括：依次连接的电源、电源电流控制加热系统、IHAT‑FBG、FBG解调设备和数据分析处理系统；所述电源电流控制加热系统，用于控制加热所述电源的电流，使所述IHAT‑FBG处于稳定功率下工作；所述IHAT‑FBG，用于采集岩土体波长数据；所述FBG解调设备，用于记录加热趋于稳定后所述IHAT‑FBG采集的波长数据；所述数据分析处理系统，用于将采集获得的波长数据分析处理后得到温度特征值，并根据率定关系计算岩土体渗流速率与含水率。

【技术特征摘要】
1.基于IHAT-FBG的岩土体渗流速率与含水率监测系统，其特征在于，包括：依次连接的电源、电源电流控制加热系统、IHAT-FBG、FBG解调设备和数据分析处理系统；所述电源电流控制加热系统，用于控制加热所述电源的电流，使所述IHAT-FBG处于稳定功率下工作；所述IHAT-FBG，用于采集岩土体波长数据；所述FBG解调设备，用于记录加热趋于稳定后所述IHAT-FBG采集的波长数据；所述数据分析处理系统，用于将采集获得的波长数据分析处理后得到温度特征值，并根据率定关系计算岩土体渗流速率与含水率。2.根据权利要求1所述的基于IHAT-FBG的岩土体渗流速率与含水率监测系统，其特征在于，所述IHAT-FBG包括刚玉管以及设在所述刚玉管内的FBG和加热电阻丝，所述FBG连接所述FBG解调设备，所述加热电阻丝连接所述电源电流控制加热系统。3.基于IHAT-FBG的岩土体渗流速率与含水率监测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将IHAT-FBG感测元件进行室内率定实验，确定温度特征值与渗流速率、含水率之间的关系，再将其埋设于岩土体之中；S2：用电流电源加热控制系统对S1所述IHAT-FBG内的电阻丝通电，进行内加热，利用FBG解调设备，记录加热趋于稳定后IHAT-FBG采集的波长数据；S3：运用数据分析处理系统对S2所得波长数据进行分析并处理，将波长转化为温度后，计算出FBG温度特征值，根据FBG温度特征值与岩土体渗流速率与含水率之间的线性关系：ΔTt＝a-bv与w＝kΔTt+c...

【专利技术属性】
技术研发人员：段超喆，孙鑫，梅世嘉，苗鹏勇，
申请(专利权)人：苏州南智传感科技有限公司，南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32