[发明专利]一种土体状态监测系统以及分布式光纤探杆

说明书

本发明涉及土壤监测技术领域，公开了一种土体状态监测系统以及分布式光纤探杆，包括通过传输光缆顺次连接的服务器、光纤解调仪和光纤综合探杆，光纤综合探杆包括外管，外管的外侧布置有分布式温度感测光缆、分布式应变感测光缆、土压力感测光缆、孔隙水压力感测光缆，外管上开设有供土压力感测光缆、孔隙水压力感测光缆穿出的穿孔。一个光纤综合探杆即可监测土体状态的多个数据，集成性高；在监测土体状态时，操作人员在监测区域内选取适当数量的测孔，各个测孔内分别布置一个光纤综合探杆即可对各个数据进行监测，增加了相同区域内的测点数量，保证数据连续；服务器分析光纤解调仪传输的电信号，自动获取土体状态，自动化程度高，时效高。

技术领域

本发明涉及土壤监测技术领域，特别是涉及一种土体状态监测系统以及分布式光纤探杆。

背景技术

在土质地层中，利用光纤布拉格光栅(FBG)和拉曼光时域反射技术(ROTDR)、布里渊光频域分析仪(BOFDA)等分布式光纤感测技术，持续、同步采集土体的含水率、孔隙水压力、土压力、压缩沉降等数据，可以实现对湿陷性黄土、基坑支护、库岸边坡等应用领域的安全监测和科学研究，是现代土壤监测的主要技术手段。

目前工程上常用水准测量、三角高程测量、GPS、InSAR测量等土体表面变形监测手段对土体变形进行监测，然而土体内部变形状态与地表并不完全一致，地表变形往往滞后于土体内部变形，此类监测数据不能真实地反映土体的应力应变状态，而且这类方法要么自动化程度低、无法长时稳定监测、受人为操作影响大，要么空间分辨率低、受大气条件影响、不适合小范围监测。

目前土体内部状态监测手段多采用分层沉降计、测斜仪、土压力盒等传统装置测量，与光纤传感器相比，目前的监测手段的测量精度不高，在监测多个数据时，集成性差，安装繁琐；各个监测数据需要分别布置通道，需要的通道多，导致相同区域内的测点数量有限、数据不连续；还需要通过人工定期读数，不够及时准确。

发明内容

本发明的目的是：提供一种土体状态监测系统，以解决现有技术中的对土体内部状态的监测手段测量在监测多个数据时，集成性差、安装繁琐，需要多通道、测点数量有限的问题；本发明还提供了一种该土体状态监测系统使用的分布式光纤探杆。

为了实现上述目的，本发明提供了一种包括通过传输光缆顺次连接的服务器、光纤解调仪和光纤综合探杆，所述光纤综合探杆用于监测土体状态并向光纤解调仪传输光信号，所述光纤解调仪用于将光信号转化为电信号，并将电信号传输给服务器，所述服务器用于分析电信号以获取土体状态，所述光纤综合探杆包括外管，所述外管的外侧布置有与所述光纤解调仪通过传输光缆连接的分布式温度感测光缆、分布式应变感测光缆、土压力感测光缆、孔隙水压力感测光缆，所述外管上开设有供所述土压力感测光缆、孔隙水压力感测光缆穿出的穿孔。

优选地，所述分布式温度感测光缆螺旋缠绕在所述外管的外侧，所述分布式应变感测光缆贴合布置在所述分布式温度感测光缆的外侧。

优选地，所述分布式应变感测光缆沿所述外管的轴向延伸。

优选地，所述土压力感测光缆包括若干个光纤光栅土压力计，各个光纤光栅土压力计之间通过引线连接，所述光纤光栅土压力计布置在所述分布式温度感测光缆的外侧，所述引线布置在所述外管内，所述穿孔沿所述外管的轴向间隔布置有多个，引线穿过所述穿孔与所述光纤光栅土压力计连接。

优选地，所述孔隙水压力感测光缆包括若干个光纤光栅孔压计，各个光纤光栅孔压计之间通过引线连接，所述光纤光栅孔压计布置在所述分布式温度感测光缆的外侧，所述引线布置在所述外管内，所述穿孔沿所述外管的轴向间隔布置有多个，引线穿过所述穿孔与所述光纤光栅孔压计连接。

优选地，所述土压力感测光缆与孔隙水压力感测光缆沿所述外管的轴向延伸，所述土压力感测光缆与孔隙水压力感测光缆以所述外管的中心线为轴对称布置。

优选地，所述外管的材质为橡胶。