城市道路深层地下空洞成像及塌陷监测预警装置及方法制造方法及图纸

一种城市道路深层地下空洞成像及塌陷监测预警装置及方法，装置包括感应光纤一、二，DAS主机、DSS主机、分析监控台和显示终端；方法:DAS主机接收感应光纤一回传的后向瑞利散射光信号，采集沿光纤线路的振动信号，进行道路下方地质的横波速度结构反演成像，判断地下空洞、空穴地质情况，当检测到的空洞尺寸高于阈值时，发送报警信号；同时建立横波速度与地应力之间的关系，利用波速场反演深层地下应力场。DSS主机接收感应光纤二回传的后向布里渊散射光信号，获取光纤沿线应变量，推算出路面面层土体的实际位移量，评估道路健康状态。本发明专利技术结合对地下异常空洞的探测、地下深层应力以及地表位移的监测，保障了城市道路安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种城市道路深层地下空洞成像及塌陷监测预警装置及方法，属于城市道路塌陷预警。

技术介绍

1、路面塌陷是当前城市中最常见的地质灾害类型，具有隐蔽性、突发性、群发性和复发性等特点，其主要诱因是城市地下空间的存在和演化。城市地下空间来源于天然溶洞、岩溶以及人为活动如地下管线渗漏和地下工程扰动所致。在不能进行及时监测和干预的情况下，随着时间推移，地下空间规模逐渐扩大并失稳，最终导致地面突然塌陷。

2、目前城市道路监测与塌陷预警主要有两种方式。一种是地球物理探测，如通过探地雷达法、面波探测法或瞬变电磁法对城市地下地质进行探测，从而判断该区域是否有地下空洞以及空洞的形态位置特征等。以上电磁类探测方法针对浅层的地下空洞具有良好的探测效果，但对深层地下空洞的探测精度不佳。第二种是利用应变传感器监测土体的位移，当地下土体发生塌陷时，传感器阵列在重力和土体的挤压下发生形变，且不同单元的形变程度不同，可通过传感器单元形变情况绘制整体形变曲线，评估塌陷形势。但现有的土体位移传感器往往呈点式分布，且监测范围有限。

3、因此，当前亟需一种精准高效本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种城市道路深层地下空洞成像及塌陷监测预警装置，其特征在于，包括平行敷设在城市道路路面(3)上的感应光纤一(1)和感应光纤二(2)、DAS主机(4)、DSS主机(10)、分析监控台(5)和显示终端(9)；

2.根据权利要求1所述的城市道路深层地下空洞成像及塌陷监测预警装置，其特征在于，所述的DAS采集模块基于-OTDR接收并处理瑞利散射信号；所述的DSS采集模块基于BOTDR接收并处理布里渊散射信号；所述的DAS处理模块利用频率波数法对接收到的振动信号进行处理。

3.根据权利要求1或2所述的城市道路深层地下空洞成像及塌陷监测预警装置，其特征在于，判断地下空洞(...

【技术特征摘要】

1.一种城市道路深层地下空洞成像及塌陷监测预警装置，其特征在于，包括平行敷设在城市道路路面(3)上的感应光纤一(1)和感应光纤二(2)、das主机(4)、dss主机(10)、分析监控台(5)和显示终端(9)；

2.根据权利要求1所述的城市道路深层地下空洞成像及塌陷监测预警装置，其特征在于，所述的das采集模块基于-otdr接收并处理瑞利散射信号；所述的dss采集模块基于botdr接收并处理布里渊散射信号；所述的das处理模块利用频率波数法对接收到的振动信号进行处理。

3.根据权利要求1或2所述的城市道路深层地下空洞成像及塌陷监测预警装置，其特征在于，判断地下空洞(8)、空穴地质情况并进行预警的方法为：预先设定空洞面积尺寸的阈值为0.4m2～0.8m2，当检测到的空洞尺寸高于阈值时，判断该区域路面(3)为不健康状态，发送报警信号至显示终端(9)；建立应力与横波速度之间的关系函数，通过波速场反演应力场检测到地下深层应力场中的应力高于阀值时，判断该区域路面(3)为不健康状态，发送报警信号至显示终端(9)；获得监测区域路面(3)土体位移量采用地面沉降监测中的应变积分法，并预先设定土体位移量的阈值为6mm～10mm，当监测到的土体位移量高于阈值时，判断该区域路面(3)为不健康状态，发送报警信号至显示终端(9)。

4.根据权利要求1所述的城市道路深层地下空洞成像及塌陷监测预警装置，其特征在于，所述的显示终端(9)为手机app端和电脑web端。

5.利用权利要求1至4任一种监测预警装置进行城市道路深层地下空洞成...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐宏阳，翟成，孙勇，来永帅，丛钰洲，陈爱坤，朱薪宇，王宇，程禹杭，魏星宇，黄涛，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：