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BHT－Ⅱ滑坡推力光纤监测仪
一、结构特点及用途
本仪器采用了一种基于OTDR的准分布式光纤压力传感器，具有较高的空间分辨率和测量灵敏度，适用于滑坡的推力实时监测，监测数据可用于滑坡治理工程设计和滑坡的预警预报。其特点是：分布式监测、精度高、性能可靠，在崩塌滑坡岩土体钻孔内进行岩土体深部推力监测具有很大的应用优势。适用于所有崩滑体的各受力阶段的监测。当崩滑体变形加剧或局部变形事件发生时，由于变形量大，挤压测斜管急剧变形而使钻孔倾斜仪无法使用时，只要光纤未切断都能正常使用，由于测头较多，抗报废能力较强。同时本仪器也可采用精度更高的光纤光栅形变传感器，监测各种工程领域物理实体微量形变变化，灵敏度极高。分布式光纤压力传感器和光纤光栅传感器在桥梁、水利工程、建筑，以及地质工程灾害监测中有着十分广泛的应用前景，其发展受到普遍的重视
二、系统构成
1、地下部分
光纤压力传感器敏感元件—压力盒、单膜量测光纤、光纤光栅传感器。
（1）压力盒：将压力转换为有线性关系的应变；
（2）单膜量测光纤：将应变与光脉冲信号耦合并传输到地表；
（3）光纤光栅传感器：将拉伸、挤压，弯曲等变形转换为有关光信号。
2、地表部分
滑坡崩塌岩体推力监测仪,下图为仪器外形。
三、性能指标
1、测量范围：1MPa、 5MPa、15MPa
2、精度：≤5%FS
3、分 辨 率：≤1% FS
4、最大光纤长度：1km
5、光纤定位精度：1m
监测方法：
一、滑体推力监测
采用分布式光纤在力传感器，安装于推力管与钻孔的环状间隙内，测得设计安装孔深位置的四个方向（按滑带层位分段）上各光纤压力传感器所受压力，按分段积分方式求出各孔段所受推力，确定滑带层受力情况，并提供全孔段受力随时间变化曲线等
二、光纤压力传感器的埋设安装
（1）成孔
1）在选定部位采用适宜钻进工艺，钻铅直孔，误差≤±5%，终孔孔径Ф110mm。
2）成孔后采用声波测井和中下电视对孔内地质情况进行了解，特别对软弱夹层的层位、深度、
厚度、滑带等进行描述，作钻孔柱状图。
3）为防止塌孔，并为将来进行孔口保护做好准备，孔口段下入相应的层套管。
4）钻孔终孔应按设计穿过滑带，一般进入完整基岩6米，达到设计要求。
（2）推力管与光纤压力传感的安装理论埋设
所使用的推力管为Ф57地质套管，每根推力管长约4米，中间由推力管接头（Ф89）或传感器接
头（Ф89），用M20的螺栓连接，接头上设计有四个导槽，用以保护光纤，传感器接头也有导槽，保
护光纤，在四个方向上有四个传感器安装平面，以安装Ф56光纤压力传感器，用M2.5的螺栓将光纤压
力传感器与安装平面固定，并记录下位置与光纤压力传感器方位，逐根对接后下入钻孔内。在安装时
还应注意以下几点：
1）为了使推力管安装时，钻孔中的堆积物不塌孔，保证推力管的顺利安装，在钻探开孔时所用的
护孔套管均部分保留。保留套管的长度一般不应小于1.0m，或根据滑坡堆积层厚度而定。
2）进行应力与推力监测的钻孔，终孔孔径不小于Ф110，所有钻孔终孔后的应校正孔深。孔深最大
误差不得大于1%，孔斜顶角最大允许弯曲度，每百米孔深不得超过2°，随孔深增加可递增计算，顶角
如超过5度后要测方位角。
3）事先确定好光纤压力传感器埋设的孔位和方位，配置好推力管长度与接头或传感接头端用M20螺
栓连接，并在推力管上作上母线标志，以保证推力管下放钻孔后方位的确立，按顺序编号，并用胶带将
推力管与接头连接处缠绕平整，以免毛刺端面锐角划断光纤。
4）下放的第一根推力管应加一个接头，以免光纤直接与孔壁相撞。
5）光纤压力传感器的下放顺序排列，一般设计在四个方向上都安装传感器，使用两根光纤，光纤
上连接有经标定的压力传感器，每一个传感器都作有标识，即编号与位置（米）。例如：一根光纤上传
感器的编号按顺序编为1、2、3、4、5、6、7、8，则另一根光纤上传感器的编号按顺序编为A、B、C、D、
E、F、G、H。那么在孔内则可在四个方向和四个不同的孔深位置安装四组，16个传感器从最深孔深计为
一组，则第一组安装D、E、4、5四个传感器，第二组安装C、F、3、6四个传感器，第三组则安装B、G、2、
7四个传感器，第四组则安装A、H、1、8四个传感器。
6）用两根细钢丝绳连接孔穿过接头或传感器接头，绞车挂住钢绳，并将光纤多余长的部分用胶带缠
于推力管上，注意不能让光纤打折，传感器安装在传感器接头上并记录下位置、方位，下放入钻孔，接
头在孔口处与一垫叉（可打开，锁口，分为两瓣，口径略大于推力管直径，小于接头直径，高5cm—10cm）
相托。下放稳后，取下钢绳，再穿过另一根推力管连接孔，用绞车挂住钢绳，两根光纤四个方位，四个接
头在安装时注意安放在四个方向上，以防缠绕打结。用胶带包扎好连接头，将毛刺或台阶部分用胶带包扎
平整，整个传感器也用宽胶带包扎平整。可在传感器接头两端，打上小孔以便注浆，使传感器与围岩耦合
好。下方的过程中要让一 对光纤压力传感器受力方向与预计变型或滑移方向相近，推力管埋设深度在稳
定层下4～5m。
7）推力管光纤传感器与钻孔环状间隙灌浆，从推力管中孔通过底部返浆法，用C25水泥砂浆灌注，为
了使环状间隙灌实形成整体，因此采水泥砂浆配合比一般为1:2，灌浆完毕后，做好孔口保护，安装好测
试平台（1.5×1.5m2）注意在光纤接头部分，不要踩坏或灌入水泥浆液，并做好四个接头的方向标记符号，
作好安装记录表见附表。至此，推力监测孔安装，埋设即告成功。
三、监测及资料处理
（1）测量准备
1）仪器，连接：将仪器及电源从箱中取出，并连接好对应电源插头，从孔口保护管中取出光
纤接头，小心剥去防水胶带，拔下保护盖，观察插头有无异物，用乙醇（酒精），长纤维纤纸清洗
干净，再对正插口导槽，将插头插入光纤插座，并拧到位，但用力不宜过大。 2）仪器检查：仔细
检查各插头是否接正确，将逆变电源处于逆变状态打开，逆变输出后，打开仪器电源，仪器启动。
（2）测量
仪器启动正常后，启动，光纤推力运行程序tmps.exe，软件界面见图及滑坡崩塌岩体推力监测
仪软件使用。
（3）现场数据
现场称的数据按年月日时的文件名存盘，只需记在记取表上记录下其测点压力值、文件名、孔号、
光纤端头记号即可。
（4）数据记录
数据记录分为现场数据采集记录表和现场安装下管记录表，见附表。
数据采集记录表，记录下孔号、日期、传感器编号、方向、位置、采集光纤头编号，采集文件，推
力。
现场安装下管记录表：记录下地质管长度、采用接头数、传感器接头数、孔深等，记录下孔号主滑
方向、传感器的安装方向、孔深度。
（5）数据处理及绘图
运行光纤推力数据处理软件。分为四个处理程序界面： 数据输入、数据处理、模型数据比较、
预测预报。
（6）监测周期
一般情况下每月监测一次或按设计进行，施工期根据防治工作需要，增加测次，压力明显加大时也
应适当增加监测密度
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