CN216925843U - 一种用于滑坡温度场位移监测的分布式感测光缆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于滑坡温度场位移监测的分布式感测光缆，包括光缆件、套筒件、连接件；套筒件为管状结构，套筒件所在的两端部设置有向外径突出的连接部，并在连接部的外周设置有外螺纹；连接件连接于相邻两组套筒件之间，且使连接件所在的内螺纹与相邻两组套筒件端部连接部的外螺纹相互连接并形成整体；光缆件以螺旋状缠绕于套筒件所在的外周，且光缆件的光纤芯通过光纤引线与DTS调节仪相连通，同时碳纤维层通过导线与加热电源连通。采用DTS调节仪测量光纤芯所在位置的温度变化，减少了传统测量时由于预埋温度检测点的位置偏差带来的误差影响，测量的精准度能够控制在0.1℃以内，高空间分辨率也能控制在0.05m以内。
Description
技术领域
本实用新型属于滑坡监测技术领域，具体涉及一种用于滑坡温度场位移监测的分布式感测光缆。
背景技术
滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象，由于我国滑坡灾害分布十分广泛，每年特大滑坡灾害依然频发，造成了严重的人民生命财产损失。实施特大滑坡监测预警对防灾减灾至关重要。
温度场主要由地温、水温、气温等要素构成，是边坡外界环境季节变化，太阳辐射能变化、边坡内部温度分布和岩土体热传导的表现形式。温度场会影响边坡士体的渗透系数，土体强度等工程性质，从而诱发边坡失稳。
目前FBG技术是利用光纤材料的紫外光敏性，在纤芯内部形成空间相位光栅，当具有一定频谱宽度的光信号经过光纤光栅后，满足条件(λB＝2neffΛ，其中neff为纤芯有效折射率，Λ为光栅周期)的波长将被反射回来，其余波长的光信号则直接投射出去。当光纤中光栅位置发生拉伸(压缩)或温度变化，会使得发射光的波长发生规律性变化，通过对变化量进行计算便可获得该处的变形(温度) 值。传统的温度场检测均是在钻孔内分布式排列若干组温度检测感应器或温度计串连起来，以便检测温度变化，但是这种温度场在测量时，由于存在位置定位偏差，影响测量结果。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种用于滑坡温度场位移监测的分布式感测光缆，解决了现有技术中存在的上述技术问题。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于滑坡温度场位移监测的分布式感测光缆，包括光缆件、套筒件、连接件；所述光缆件包括光纤芯、碳纤维层、护套层，所述光纤芯置于碳纤维层所包裹的中部位置，同时护套层包裹在碳纤维层所在的外层；
所述套筒件为管状结构，所述套筒件所在的两端部设置有向外径突出的连接部，并在所述连接部的外周设置有外螺纹；
所述连接件连接于相邻两组套筒件之间，且使连接件所在的内螺纹与相邻两组套筒件端部连接部的外螺纹相互连接并形成整体；
所述光缆件以螺旋状缠绕于套筒件所在的外周，且光缆件的光纤芯通过光纤引线与DTS调节仪相连通，同时所述碳纤维层通过导线与加热电源连通。
进一步的，所述套筒件的长度为2-3m。
进一步的，所述套筒件采用空心的PVC管。
进一步的，所述套筒件的连接部与套筒件本体采用一体成型结构。
进一步的，所述套筒件横向或纵向置于钻井内。
进一步的，所述光纤芯的直径在0.9mm以下。
本实用新型的有益效果：
1、本装置采用DTS调节仪测量光纤芯所在位置的温度变化，减少了传统测量时由于预埋温度检测点的位置偏差带来的误差影响，测量的精准度能够控制在0.1℃以内，高空间分辨率也能控制在0.05m以内。
2、本装置套筒件采用与连接件的分布式连接，方便拆卸的同时，还能方便安装以及光缆件的固定，可适用于多种场合下使用。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例的整体结构示意图；
图2是本实用新型实施例的光缆件示意图；
图3是本实用新型实施例的套筒件结构示意图；
图4是本实用新型实施例的连接件结构示意图；
图5是本实用新型实施例与现有FBG技术的现场对比使用示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，一种用于滑坡温度场位移监测的分布式感测光缆，包括光缆件1、套筒件2、连接件3；如图2所示，光缆件1包括光纤芯11、碳纤维层12、护套层13，光纤芯11置于碳纤维层12所包裹的中部位置，同时护套层13包裹在碳纤维层12所在的外层。光缆件1以螺旋状缠绕于套筒件2所在的外周，且光缆件1的光纤芯11通过光纤引线与DTS调节仪相连通(光纤芯11的直径在 0.9mm以下)，由于光缆件1均匀缠绕，即每隔一定的间距DTS调节仪会根据光缆件1在钻孔中所在的位置，反馈该位置的渗水温度场变化，同时碳纤维层 12通过导线与加热电源连通，通过加热电源的加热效果，从而实现对光纤芯11 的加热效果，进而根据温度场的温度变化来测量。
套筒件2为管状结构，套筒件2所在的两端部设置有向外径突出的连接部 21，并在连接部21的外周设置有外螺纹201；每组套筒件2长度约为2-3m，且采用强度较高，质量较轻的空心PVC管制作而成。根据需要套筒件2的连接部 21与套筒件2本体采用一体成型结构，其结构强度更高。
连接件3连接于相邻两组套筒件2之间，且使连接件3所在的内螺纹301 与相邻两组套筒件2端部连接部21的外螺纹201相互连接并形成整体，根据需要，可以增加套管件2的数量，从而实现总长度的增加。
使用时，套筒件2上缠绕光缆件1，跟根据场景需要将套筒件2整体横向或纵向置于钻井内，随后通过碳纤维层12对光纤芯11的加热，测量温度变化。
本实用新型发明了一种高精度、高空间分辨率的温度感测光缆，这种光缆具有较高的耐久性和稳定性，可以对滑坡地下深部岩土体温度场进行时空分布高精度监测，进而一方面剔除因温度变化对应变感测光缆测试数据的影响，另一方面进一步深入温度场变化与滑坡稳定性之间的关系，使得滑坡地下变形孕灾过程及其致灾机理更加科学地被探知。
利用DTS技术监测周围土体的温度变化。对于原位土壤，含水率是影响其导热性的单一变量，因此可以通过标定试验建立光缆升温过程中的温度特征值 (加热后某一时间段的温度平均值)与土壤含水率之间的关系，进而获取垂直方向布设碳纤维光缆得到不同时刻的土壤含水率剖面，实现土壤含水率的分布式测量，为进一步研究本课题降雨入渗作用下滑坡水分场分布及运移规律提供试验与理论基础。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。
Claims (5)
1.一种用于滑坡温度场位移监测的分布式感测光缆，其特征在于，包括光缆件(1)、套筒件(2)、连接件(3)；所述光缆件(1)包括光纤芯(11)、碳纤维层(12)、护套层(13)，所述光纤芯(11)置于碳纤维层(12)所包裹的中部位置，同时护套层(13)包裹在碳纤维层(12)所在的外层；
所述套筒件(2)为管状结构，所述套筒件(2)所在的两端部设置有向外径突出的连接部(21)，并在所述连接部(21)的外周设置有外螺纹(201)；
所述连接件(3)连接于相邻两组套筒件(2)之间，且使连接件(3)所在的内螺纹(301)与相邻两组套筒件(2)端部连接部(21)的外螺纹(201)相互连接并形成整体；
所述光缆件(1)以螺旋状缠绕于套筒件(2)所在的外周，且光缆件(1)的光纤芯(11)通过光纤引线与DTS调节仪相连通，同时所述碳纤维层(12)通过导线与加热电源连通。
2.根据权利要求1所述的用于滑坡温度场位移监测的分布式感测光缆，其特征在于，所述套筒件(2)的长度为2-3m。
3.根据权利要求2所述的用于滑坡温度场位移监测的分布式感测光缆，其特征在于，所述套筒件(2)的连接部(21)与套筒件(2)本体采用一体成型结构。
4.根据权利要求1所述的用于滑坡温度场位移监测的分布式感测光缆，其特征在于，所述套筒件(2)横向或纵向置于钻井内。
5.根据权利要求1所述的用于滑坡温度场位移监测的分布式感测光缆，其特征在于，所述光纤芯(11)的直径在0.9mm以下。
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