專利名稱：光纖動孔隙水壓計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種水壓計，具體地說是一種測量瀝青混凝土路面內孔隙水壓的光纖動孔隙 水壓計，也可用于巖土工程內動孔隙水壓測試。
技術背景我國的路面結構設計習慣上不考慮路面內部(或結構層)排水，也不考慮防止水侵害基層，結果使水進到面層但出不來，任其在路面結構層內發(fā)揮破壞作用。目前公路工程瀝青面層破壞的一個很重要的原因是水所引起的。瀝青面層中水的來源有 地面降水和路基中擠上來的水。大氣降水滲到瀝青面層中而排不出去，在汽車荷載及溫度變 化的作用下，使瀝青面層產生破壞。冬春季節(jié)，降雪(白天融化后)和降水滲入路面，夜間 凍結，第二天白天融化，夜間又凍結，這種多次反復凍融作用會使水破壞更嚴重。 一、路面水破壞的原因水破壞的現象在各地路面中普遍存在，對公路路面造成了十分嚴重的破壞。路面積水滲 入面層后，根據水的不同滯留位置，在車輛高速行駛作用下，會產生以下不同的破壞現象。(一) 表面產生坑洞降水過程中，雨水會進入并滯留在表面層瀝青混凝土的空隙中，在大量車輛高速行駛所 產生的沖擊荷載的作用下，路面積水所產生的動水壓力使瀝青從碎石表面剝落下來，局部瀝 青混凝土變成松散，碎石被車輪甩出，路面形成坑洞。在釆用半開式瀝青混凝土表面層時， 路面產生的水破壞較為嚴重。(二) 表面層和中面層同時產生坑洞以及局部表面產生網裂和變形降水過程中，如自由水滲入并滯留在表面層和中面層內，行車荷載作用使兩層內瀝青混 凝土中部分碎石上的瀝青剝落，導致表面產生網裂、變形和向外側推擠或形成坑洞。(三) 唧泥、網裂、坑洞 路面水透過瀝青面層滯留在半剛性基層頂面，在車輛高速行駛作用下，基層混合料表層的細料在自由水所產生的動水壓力的沖刷下，形成灰白色泥槳?；覞{被行車壓唧到路表面， 使路面出現一塊一塊的白色灰漿；灰漿數量大的情況下，會逐步形成坑洞；在基層表面大面 積唧泥的情況下，基層頂面松軟，路面出現變形或網裂。由于路面的變形和網裂，路面水更 容易滲入，產生惡性循環(huán)，最終導致路面破壞。瀝青路面產生破壞的主要因素是瀝青混凝土本身的空隙率大、壓實度不夠、粒料不均勻。 空隙率大時，雨后勢必會在路面中積水。瀝青面層中的水無法排出，瀝青混合料在飽水后石 料與瀝青黏附力降低，易發(fā)生剝落、松散，降低瀝青路面的抗剪強度。冬季降水后，水凍結 時體積增大約9%，在瀝青路面內部產生凍脹應力；溫度升高，凍融化。在凍融循環(huán)的作用下， 瀝青混合料松散，從而出現坑洞等早期破壞。 '而目前還沒有一種有效果測量路面內孔隙水的壓力的儀器，不能從實驗與實際測量角度 知道路面內孔隙水對道路動壓大小和損壞作用，對道路的破壞不能提前預防。發(fā)明內容本發(fā)明為克服上述現有技術的不足，提供一種方便測量瀝青混合土路面內的壓力，提前 判斷路面損壞狀況,有利于路面維護的光纖動孔隙水壓計。本發(fā)明的目的是采用下述技術方案實現的 一種光纖動孔隙水壓計，包括管體，管體外 周上設有若干微孔，管體的兩端設有端蓋，管體內縱向設有傳感器固定裝置，傳感器固定裝 置上設有若干軸向凹槽，凹槽內設有壓力光纖光柵傳感器，凹槽外設有溫度傳感器，壓力光 纖光柵傳感器和溫度光纖光柵傳感器外部通過保護層固定于傳感器固定裝置上，若干壓力光 纖光柵傳感器聯接后再與溫度傳感器串聯并通過光纖與外接光信號調解處理裝置連接。所述的管體是圓管或方管。所述的傳感器固定裝置是支撐板，支撐板的一個側面上設有凹槽。所述的支撐板一端固定于管體的一端，另一端懸空；或者支撐板兩端分別端固定于管體 的兩端。所述的傳感器固定裝置是管狀體，管狀體內壁上設有凹槽。 所述的管狀體是圓管或方管。所述的管狀體一端固定于管體的一端，另一端懸空；或者管狀體兩端分別端固定于管體 的兩端。所述的保護層是橡膠層。所述的若干壓力光纖光柵傳感器串聯或并聯后再與溫度光纖光柵傳感器串聯，溫度光纖 光柵傳感器用來補償壓力光纖光柵傳感器有溫度變化帶來的影響。 所述的管體上的微孔僅能使水進入。傳感器固定裝置僅感應孔隙水動壓力作用，對瀝青混泥土等路面的結構體的接觸應力不 起作用，管體起支撐外部接觸應力和保護作用。本發(fā)明使用時，若干本裝置橫向間隔一定距離埋在瀝青混凝土路面下，路面內的水經管 體上的微孔進入管內，水對傳感器固定裝置表面產生壓力，并將壓力傳遞到壓力光纖光柵傳 感器上，溫度光纖光柵傳感器用來補償壓力光纖光柵傳感器有溫度變化帶來的影響。壓力光 纖光柵傳感器通過光纖將信號傳遞到外部的光信號調解處理裝置，通過光信號調解處理裝置 分析處理，得出動孔隙水壓力對路基內結構作用大小，以便于及時對路面做出相應的維護措 施。本發(fā)明可以起到提前預防的作用，避免水對路面產生較大的損壞，節(jié)約資源。


圖l是本發(fā)明實施例l結構示意圖；圖2是本發(fā)明實施例3結構示意圖；其中l(wèi).管體，2.支撐板，3.微孔，4.凹槽，5.壓力光纖光柵傳感器，6.光纖，7，端蓋， 8.溫度光纖光柵傳感器，9.保護層，IO.管狀體。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。實施例l:圖l.中，管體1是圓管，可以承受較大的外界壓力。外管1兩端設有端蓋7，支撐板2—端固定于管體1一端的端蓋7上，另一端懸空，并且使支撐板2固定于管體1的 中心。管體1外圓上設有若干僅能使水進入的微孔3，圓管上設置微孔3可以保證各個方位 的水壓一致，有利于得出正確的測試結果。支撐板2的下表面上設有若干軸向凹槽4，凹槽4 內設有壓力光纖光柵傳感器5，凹槽外設有溫度光纖光柵傳感器8，溫度光纖光柵傳感器8用 來補償壓力光纖光柵傳感器有溫度變化帶來的影響。壓力光纖光柵傳感器5和溫度光纖光柵 傳感器8外部通過橡膠保護層9固定于支撐板上。若干壓力光纖光柵傳感器5串聯后再與溫 度光纖光柵傳感器8串聯通過光纖6與外接光信號調解處理裝置連接。使用時，將若干個上述裝置間隔一定距離橫向埋在瀝青混凝土路面下，由于管體1和支 撐板2的長度和路面的寬度基本一致，所以可以較好的測量整個路面的狀況。路面內的水經 管體1上的微孔3進入管體1內，水對支撐板2表面產生壓力，支撐板2將壓力傳遞到壓力 光纖光柵傳感器5上，壓力光纖光柵傳感器5和溫度光纖光柵傳感器8通過光纖6將信號傳 遞到外部的光信號調解處理裝置，通過光信號調解處理裝置分析處理，得出動孔隙水壓力對 路基內結構作用大小，以便于及時對路面做出相應的維護措施。實施例2:與實施例1不同的是管體1是方管，支撐板2的兩端分別固定于管體1兩端 的端蓋7上，多個壓力光纖光柵傳感器5并聯后再與溫度光纖光柵傳感器8串聯通過光纖6 與外接光信號調解處理裝置連接，其余相同，不再贅述。實施例3:與實施例1不同的是設于管體1內的傳感器固定裝置是管狀體10，管狀體10 為圓管，管狀體10—端通過螺紋固定于管體1一端的端蓋7上，另一端懸空，并且使管狀體 10固定于管體1的中心。管狀體10內表面上設有若干軸向凹槽4，凹槽4內設有壓力光纖光 柵傳感器5，凹槽4外設有溫度光纖光柵傳感器8。多個壓力光纖光柵傳感器5串聯后再與溫 度光纖光柵傳感器8串聯通過光纖6與外接光信號調解處理裝置連接，其余相同，不再贅述。實施例4:與實施例3不同的是管體1是方管，管狀體10的兩端份別通過螺紋固定于管 體1兩端的端蓋7上，多個壓力光纖光柵傳感器5并聯后再與溫度光纖光柵傳感器8串聯通 過光纖6與外接光信號調解處理裝置連接，其余相同，不再贅述。實施例5:與實施例3不同的是管狀體10為方管，其余相同，不再贅述。實施例6:與實施例5不同的是管體1是方管，管狀體10的兩端份別通過螺紋固定于管 體1兩端的端蓋7上，多個壓力光纖光柵傳感器5并聯后再與溫度光纖光柵傳感器8串聯通 過光纖6與外接光信號調解處理裝置連接，其余相同，不再贅述。
權利要求
1.一種光纖動孔隙水壓計，包括管體，其特征在于管體外周上設有若干微孔，管體的兩端設有端蓋，管體內縱向設有傳感器固定裝置，傳感器固定裝置上設有若干軸向凹槽，凹槽內設有壓力光纖光柵傳感器，凹槽外設有溫度傳感器，壓力光纖光柵傳感器和溫度傳感器外部通過保護層固定于傳感器固定裝置上，若干壓力光纖光柵傳感器聯接后再與溫度傳感器串聯并通過光纖與外接光信號調解處理裝置連接。
2. 根據權利要求1所述的光纖動孔隙水壓計，其特征在于所述的管體是圓管或方管。
3. 根據權利要求1所述的光纖動孔隙水壓計，其特征在于所述的傳感器固定裝置是支 撐板，支撐板的一個側面上設有凹槽。
4. 根據權利要求2或3所述的光纖動孔隙水壓計，其特征在于所述的支撐板一端固定 于管體的一端，另一端懸空；或者支撐板兩端分別端固定于管體的兩端。
5. 根據權利要求1所述的光纖動孔隙水壓計，其特征在于所述的傳感器固定裝置是管 狀體，管狀體內壁上設有凹槽。
6. 根據權利要求5所述的光纖動孔隙水壓計，其特征在于所述的管狀體是圓管或方管。
7. 根據權利要求2或6所述的光纖動孔隙水壓計，其特征在于所述的管狀體一端固定 于管體的一端，另一端懸空；或者管狀體兩端分別端固定于管體的兩端。
8. 根據權利要求1所述的光纖動孔隙水壓計，其特征在于所述的保護層是橡膠層。
9. 根據權利要求1所述的光纖動孔隙水壓計，其特征在于所述的若干壓力光纖光柵傳感器串聯或并聯后再與溫度傳感器串聯。
10. 根據權利要求1所述的光纖動孔隙水壓計，其特征在于所述的外管上的微孔僅能使 水進入。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光纖動孔隙水壓計，包括管體，管體外周上設有若干微孔，管體兩端設有端蓋，管體內縱向設有傳感器固定裝置，傳感器固定裝置上設有若干軸向凹槽，凹槽內設有壓力光纖光柵傳感器，凹槽外設有溫度傳感器，壓力光纖光柵傳感器和溫度光纖光柵傳感器外部通過保護層固定于傳感器固定裝置上，若干壓力光纖光柵傳感器聯接后再與溫度傳感器串聯并通過光纖與外接光信號調解處理裝置連接。使用時，將若干本裝置埋在瀝青混凝土路面下，路面內孔隙水經管體上的微孔進入管內，對傳感器固定裝置表面產生壓力經壓力光纖光柵傳感器傳遞到光信號調解處理裝置進行分析處理，及時對路面做出相應的維護措施，避免孔隙水對路面產生較大的損壞。
文檔編號G01L11/00GK101226093SQ20081001414
公開日2008年7月23日 申請日期2008年2月3日 優(yōu)先權日2008年2月3日
發(fā)明者劉秋宏, 張慶松, 奇 蔣, 罕 蔣 申請人:山東大學