[发明专利]一种基于埋入式光纤路基水稳层温度、应变综合观测方法

说明书

本发明公开了一种基于埋入式光纤路基水稳层温度、应变综合观测方法，包括光纤预处理、水稳层沟槽制作、光纤铺设、数据测量和数据处理几个步骤。采用布里渊光时域分析技术，实现了全分布式测量，可以连续准确测出光纤沿线任一点的温度、应变信息。同时，将传感光纤分层布设成网状，可以同时得到被测对象的横断面和纵断面的信息分布情况。实现对实验路段路基水稳层温度、应变信息的实时、连续、精确、三维立体的测量。

技术领域

本发明属于岩土工程检测及光纤应用技术领域，具体涉及一种基于埋入式光纤路基水稳层温度、应变综合观测方法。

背景技术

水稳层是水泥稳定碎石层的简称，即采用水泥固结级配碎石，采用一定数量的胶凝材料和足够体积的灰浆填充骨料的空隙，按嵌挤原理摊铺压实。它的初期强度较高，并且强度随龄期增加很快结成板体，因而具有较高的强度，抗渗性和抗冻性较好。水稳层7天的无侧限抗压强度可达4.0Mpa以上，较其他路基材料高。其成型后遇雨不泥泞，表面坚实，是高级路面的理想基层材料。但所有类型的路基基层在施工和使用中都存在通病，容易受环境影响而产生横向裂缝，对公路后续使用产生一定影响。根据路基水稳层产生横向裂缝的机理，其形成原因主要为温缩裂缝和干缩裂缝。

在高寒区路基水稳层，温缩裂缝是主要病害。当地的昼夜温差一般可达30℃，季节性温差甚至可以达到50～60℃。由于路基水稳层具有热胀冷缩的性质，随温度变化水稳层冷却收缩、加热膨胀，互相制约，相互影响，产生很大拉应力，而一旦外部水稳层所受拉应力超过抗拉强度时，就会产生裂缝。这种因环境温差变化而产生的变形裂缝，不利于路基水稳层养护以及后续使用。

水稳层裂缝的产生，危害主要表现在以下方面:（1）水稳层裂缝在外界温度、降水以及日光暴晒作用下，裂缝不断延展，范围不断扩大，对水稳层的结构造成破坏，降低了其承载能力，最终造成路基强度下降。（2）由于行车载荷作用，水稳层裂缝长度及宽度随之增加，导致路面出现了反射裂缝。基层与面层的细集料在雨水浸蚀、冲刷及行车作用的影响下被带出，造成路面空洞等现象，降低公路的使用寿命，也给行车安全带来了一定的威胁。

现有裂隙的检测方法包括：地震勘探、电法勘探、弹性波测试、探地雷达、摄影测量等方法，这些方法大多适用于断层、宽大裂隙等大尺度的裂隙检测，用于路基路面裂隙检测精度不够，且无法做到实时、长期测量。随着光纤测试技术的快速发展，使用全分布光纤感测技术，可以获取路基水稳层裂缝发展及温度变化的实时信息，建立水稳层裂缝与温度的耦合模型，解释温缩裂缝的成因机制。

发明内容

本发明提供了一种基于埋入式光纤路基水稳层温度、应变综合观测方法，目的在于解决上述问题。

为此，本发明采用如下技术方案：

一种基于埋入式光纤路基水稳层温度、应变综合观测方法，包括以下步骤：

1）光纤预处理：所述光纤包括应变传感光纤和温度传感光纤，分别取观测所需长度封装好的应变传感光纤和温度传感光纤，将应变传感光纤和温度传感光纤并列封装至一个保护管中，保护管拉伸变形时，传感光纤随保护管等比例变形；

2）水稳层沟槽制作：选定测试区域，将用于制作水稳层沟槽的网板水平放置于测试区域内，在测试区域内铺设水稳层，水稳层材料将网板埋设于其中；网板取出后在水稳层上留下若干沟槽，所述沟槽用于铺设步骤1）制得的保护管，且沟槽的宽度大于保护管的外径、不小于所述水稳层粗集料的最大直径；

3）光纤铺设：将步骤1）制得的光纤铺设至水稳层的沟槽中，光纤的前后两端分别从沟槽中引出，用于连接数据检测设备；沟槽中沿竖直方向铺设有多层间隔设置的保护管，相邻保护管之间使用同比例水稳层材料分隔；

4）数据测量：将数据检测设备分别连接至应变传感光纤和温度传感光纤上，对水稳层的温度、应变量进行连续或定时测量；

5）数据处理：