[发明专利]一种可监测边坡变形的土工格栅

说明书

本发明涉及一种可监测边坡变形的土工格栅，土工格栅材料主要成分为轻质高强的碳纤维，光纤光栅传感器嵌入到碳纤维中，同时利用碳纤维的电阻特性和光纤光栅的波长特性对岩土体内部应变进行监测，既增强了土工格栅的强度，也扩大了应变监测的量程，同时可以精准识别出应变异常的位置。

技术领域

本发明属于边坡安全加固及监测领域，尤其涉及一种可用于监测边坡变形的土工格栅。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

我国山区面积广大，占全国总面积的2/3，因此存在许多自然边坡；随着工程开发建设，也涌现出大量人工边坡。由于岩土体自身性质，以及受到雨水冲刷、地质运动、人类活动等多方面因素的影响，边坡岩土体会发生松弛张裂、蠕动变形、崩塌甚至滑坡等变形破坏。灾害一旦发生，将会严重威胁到工程安全，甚至造成人员伤亡。因此对边坡的安全性提出了很高的要求，如何对边坡进行有效的加固，如何实时监测边坡动态、在存在险情隐患时及时发出预警以采取相应措施，是值得重视的问题，对边坡加固及变形监测进行研究具有重要意义。

土工格栅是一种重要的土工合成材料，质量轻、整体性好，常制成二维网格结构，通过将土工格栅预埋在土中起到边坡加固的效果，因此土工格栅被广泛应用于边坡灾害防治中。

光纤光栅传感器采用光信号进行传输，抗干扰能力强，具有良好的稳定性，且传感器体积小，接线简单，远距离数据传输方便，单根光纤可刻写多个光栅，实现准分布式测量，非常适合大规模集成使用,但目前国内光纤光栅传感器量程大都在5000με以内。

碳纤维是一种含碳量在90％以上的高强度高模量纤维，有导电性、耐腐蚀性，材料柔软，可加工成多种形状。具有力阻效应，可研制成应变传感器，因其良好的承载力和传感特性而得到广泛应用。

在边坡监测领域已有学者进行了研究，如：专利CN109872508A公开了一种基于光纤光栅的滑坡灾害预警方法，将光纤光栅传感器按要求粘贴到锚杆上实现对应变、位移、温度的监测。专利CN208266894U提供了一种用于土质边坡的智能土工格栅，将传感光纤嵌入格栅本体的筋条内，以实现对边坡应变异常处的准确识别和定位。但发明人发现：现有边坡加固及边坡变形监测手段在精确度和稳定性仍存在一定不足。特别是，现有的对具有监测功能的土工格栅少量研究中存在光纤光栅传感器量程小，光纤光栅与土工格栅结合方式不合理而导致光纤光栅易脱落损坏、施工繁琐等问题。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种可监测边坡变形的土工格栅，土工格栅材料主要成分为轻质高强的碳纤维，光纤光栅传感器嵌入到碳纤维中，同时利用碳纤维的电阻特性和光纤光栅的波长特性对岩土体内部应变进行监测，既增强了土工格栅的强度，也扩大了应变监测的量程，同时可以精准识别出应变异常的位置。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种可监测边坡变形的土工格栅，包括：土木格栅、光纤光栅传感器，所述土木格栅为多条平行的纵向碳纤维条和多条平行的横向碳纤维条交叉形成的网格状结构，所述土木格栅内嵌入有光纤光栅传感器，所述土木格栅与电阻测量装置相连，所述光纤光栅传感器与光纤光栅解调仪相连。

与现有的内埋、植入、封装等方式制备的光纤光栅设计相比，本申请的光纤光栅处于碳纤维丝的中间位置，且与浸渍了树脂的碳纤维丝平行放置，一起进入模具成型，不会引起相邻碳纤维的弯曲，避免了出现树脂富集区产生应力集中现象，对碳纤维强度刚度的影响甚微，制备出的土工格栅具有轻质、强度高、孔隙率低等优点。

本申请对电阻测量装置的具体类型并不作特殊的限定，因此，在一些实施例中，所述电阻测量装置为电子万用表，以提高测量精度和准确性。