一種適合tdr信號邊坡監(jiān)測的同軸電纜復(fù)合注漿體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及巖±工程邊坡監(jiān)測領(lǐng)域，尤其設(shè)及適合TDR信號邊坡監(jiān)測的巖±工程 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 邊坡災(zāi)害防治最有效手段就是對邊坡健康狀況進行有效監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及 時提出預(yù)警信號，確保邊坡安全。常用的測斜法，需人工觀測，在臺風(fēng)暴雨季節(jié)邊坡危險時 亥Ij，無法實時監(jiān)測。TDR(TimeDomainReflectometry，時域反射法)是一種遠(yuǎn)程測試技術(shù)， 由TDR同軸電纜、電纜測試儀、數(shù)據(jù)記錄儀、遠(yuǎn)程通訊設(shè)備W及數(shù)據(jù)分析軟件組成，完整的 TDR系統(tǒng)可自動的對邊坡穩(wěn)定狀況實現(xiàn)連續(xù)、實時的監(jiān)測，是一種更安全經(jīng)濟的監(jiān)測方法。 [000引但TDR技術(shù)在邊坡監(jiān)測中的關(guān)鍵技術(shù)問題，如同軸電纜的選擇、注漿體強度確定 等仍然有待深入研究。在研究成果基礎(chǔ)上，建立WTDR技術(shù)為基礎(chǔ)的邊坡變形自動監(jiān)測與 數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)和基于TDR技術(shù)的邊坡預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)，對于推動TDR技術(shù)的應(yīng)用，對于邊 坡監(jiān)測技術(shù)水平的提高，具有重要的理論和工程應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的在于解決上述問題，找到一種對TDR信號反應(yīng)靈敏、且廉價因而易于 推廣應(yīng)用的同軸電纜，確定埋設(shè)方法，確定注漿復(fù)合體的配比和強度等內(nèi)容。
[0005] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為： 一種適合TDR信號邊坡監(jiān)測的同軸電纜復(fù)合注漿體，包括： (1) 同軸電纜；該同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體直徑為2. 15mm，絕緣外徑為8. 90mm，外導(dǎo)體外徑為 10. 80mm，護套外徑為12. 50mm，特性阻抗為75Q，采用4層屏蔽結(jié)構(gòu)，屏蔽材料為侶巧和鍛 錫銅絲編織；衰減常數(shù)在5MHz小于等于1. 0地/100m;回波損耗在小于等于300MHz時大于 等于22地，屏蔽衰減在5MHz大于等于85地； (2) 現(xiàn)場鉆孔埋設(shè)前先剝?nèi)ネS電纜的保護皮套； (3) 鉆孔灌水泥砂漿，水泥漿配合比為1:1 (水泥；砂）； (4) 水泥砂漿強度為邊坡±體強度的1到3倍。
[0006] 本發(fā)明還提供一種制作適合TDR信號邊坡監(jiān)測的同軸電纜復(fù)合注漿體的方法， 包括；在邊坡監(jiān)測中采用同軸電纜材料，該同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體直徑為2. 15mm，絕緣外徑為 8. 90mm，外導(dǎo)體外徑為10. 80mm，護套外徑為12. 50mm,特性阻抗為75Q，采用4層屏蔽結(jié) 構(gòu)，屏蔽材料為侶巧和鍛錫銅絲編織；衰減常數(shù)在5MHz小于等于1. 0地/100m;回波損耗在 小于等于300MHz時大于等于22地，屏蔽衰減在5MHz大于等于85地；鉆孔埋設(shè)前先剝?nèi)?同軸電纜保護皮套，將同軸電纜固定在鉆孔中央，然后在孔內(nèi)灌滿水泥漿；水泥漿配合比為 1: (1~2)(水泥；砂)，強度為邊坡±體強度的1到3倍。
[0007] 所述的同軸電纜還連接有高速階躍脈沖發(fā)生器信號源和取樣示波器；其中取樣示 波器作為接收裝置和顯示器。所述的階躍脈沖發(fā)生器信號源是隧道二極管式階躍脈沖發(fā)生 器，該隧道二極管式階躍脈沖發(fā)生器具有15ps量級過度持續(xù)時間和50Q內(nèi)阻，且在50Q負(fù)載上能夠產(chǎn)生250mV準(zhǔn)階躍輸出。從理論上講，脈沖發(fā)生器的脈沖信號可W產(chǎn)生無限的 頻譜，然而在實際測量中，由于系統(tǒng)噪聲的存在，當(dāng)脈沖頻譜幅度衰減到系統(tǒng)噪聲電平W下 時，即達到了實際的頻率上限，因此，采用快前沿大幅度的脈沖信號源對提高上限頻率具有 十分重要的意義。本申請經(jīng)過大量的試驗發(fā)現(xiàn)，采用隧道二極管式階躍脈沖發(fā)生器的可用 頻譜高達30GHz，對隧道二極管式階躍脈沖發(fā)生器的階躍信號積分，可得沖激脈沖，沖激脈 沖為4V，脈寬（50%-50%)為74ps,沖激脈沖的頻譜在6GHz范圍內(nèi)基本是平坦的，在10GHz 處下降了 20地。
[000引與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是； 本發(fā)明采用的同軸電纜剪切位移大，并且在相同剪切位移情況下，反射系數(shù)幅值變化 量高，靈敏度高。由于在鉆孔埋設(shè)前先剝?nèi)チ送S電纜的保護皮套再進行誘筑，進一步提高 了同軸電纜監(jiān)測的靈敏性，同時誘筑于配合比為1 ;1水泥注漿體中剝皮的同軸電纜的靈敏 度低于誘筑于配合比為1 ;2水泥注漿體中剝皮的同軸電纜，但是其所能達到的最大相對位 移要大于誘筑于配合比為1 ;2水泥注漿體中剝皮的同軸電纜。因此可W根據(jù)工程實際情況 選定適宜的配合比來進行現(xiàn)場試驗。
【具體實施方式】
[0009] 下面將結(jié)合具體實驗數(shù)據(jù)對本發(fā)明中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所 描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施 例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬 于本發(fā)明保護的范圍。
[0010] 首先通過試驗選定合適的同軸電纜：為配合試驗，?？谠O(shè)計了一個剪切設(shè)備來模 擬分析不同型號同軸電纜的局部剪切變形對TDR波形的影響。試驗步驟如下： 設(shè)計并制作剪切模件 準(zhǔn)備電纜；選擇不同型號的電纜，分別在端部接上能與TDR100測試儀相連接的BNC轉(zhuǎn) 接頭。
[0011] 連接設(shè)備：連接同軸電纜與TDR100測試儀，連接TDR100與電腦。
[0012] 測試其數(shù)據(jù)波形是否能正常顯示。
[0013] 在液壓式萬能試驗機(型號肥-100)上放置兩個磁性支座來固定百分表，固定好 剪切模件。
[0014]將剝皮的同軸電纜放置于剪切模件中，在剪切模件上加垂直荷載，使剪切塊與同 軸電纜輕微接觸，然后將百分表讀數(shù)調(diào)零，并記錄初始TDR信號。
[0015] 通過液壓式萬能試驗機加載，控制每級剪切位移為1mm對同軸電纜進行分級剪 切，并通過計算機記錄下每一級剪切位移下的TDR波形數(shù)據(jù)及剪切力讀數(shù)，直至同軸電纜 被剪斷。
[0016] 每種型號同軸電纜重復(fù)進行6組剪切試驗，W確保試驗數(shù)據(jù)的可靠性，試驗記錄 下每一級剪切位移及相應(yīng)的TDR波形和剪切力的大小。
[0017] 同軸電纜剪切試驗剪切位移與TDR反射系數(shù)幅值變化數(shù)據(jù)示于表1中。本申請針 對S種型號的同軸電纜進行了剪切試驗，該S種型號的同軸電纜的結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)分別如 下： 型號A;該同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體直徑為1. 00mm，絕緣外徑為4. 80mm，外導(dǎo)體外徑為 7. 20mm，護套外徑為9. 9mm，特性阻抗為75Q，采用2層屏蔽結(jié)構(gòu)，屏蔽材料為侶巧和銅包侶 屏蔽網(wǎng)；衰減常數(shù)在200MHz不大于0. 150地/100m; 型號B;該同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體直徑為1. 66mm，絕緣外徑為7. 25mm，外導(dǎo)體外徑為 10. 30mm，護套外徑為12. 00mm，特性阻抗為75Q，采用2層屏蔽結(jié)構(gòu)，屏蔽材料為侶巧和鍛 銀銅絲編織；衰減常數(shù)在3000MHz不大于0. 520地/100m; 型號C;該同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體直徑為2. 15mm，絕緣外徑為8. 90mm，外導(dǎo)體外徑為 10. 80mm，護套外徑為12. 50mm，特性阻抗為75Q，采用4層屏蔽結(jié)構(gòu)，屏蔽材料為侶巧和鍛 錫銅絲編織；衰減常數(shù)在5MHz小于等于1. 0地/100m;回波損耗在小于等于300MHz時大于 等于22地，屏蔽衰減在5MHz大于等于85地。
[001引表1同軸電纜剪切試驗剪切位移與TDR反射系數(shù)幅值變化數(shù)據(jù)匯總表
【主權(quán)項】
1. 一種適合TDR信號邊坡監(jiān)測的同軸電纜復(fù)合注漿體，其特征在于，包括： (1) 同軸電纜：該同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體直徑為2. 15mm，絕緣外徑為8. 90mm，外導(dǎo)體外徑為 10. 80mm，護套外徑為12. 50mm，特性阻抗為75 Q，采用4層屏蔽結(jié)構(gòu)，屏蔽材料為鋁箔和鍍 錫銅絲編織；衰減常數(shù)在5MHz小于等于I. 0dB/100m ;回波損耗在小于等于300MHz時大于 等于22dB，屏蔽衰減在5MHz大于等于85 dB ; (2) 現(xiàn)場鉆孔埋設(shè)前先剝?nèi)ネS電纜的保護皮套，將剝?nèi)ケＷo皮套的同軸電纜固定在 鉆孔中央； (3) 鉆孔灌水泥砂漿，水泥砂漿中水泥：砂的配合比為1:1~2 ; (4) 水泥砂漿強度為邊坡土體強度的1到3倍。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸電纜復(fù)合注漿體，其特征在于，所述的水泥砂漿中水泥： 砂的配合比為1:1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸電纜復(fù)合注漿體，其特征在于，所述的水泥砂漿中水泥： 砂的配合比為1:2。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的同軸電纜復(fù)合注漿體，其特征在于，所述的同軸電纜還連接 有階躍脈沖發(fā)生器信號源和取樣示波器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的同軸電纜復(fù)合注漿體，其特征在于，所述的階躍脈沖發(fā)生器 信號源是隧道二極管式階躍脈沖發(fā)生器，該隧道二極管式階躍脈沖發(fā)生器具有15ps量級 過度持續(xù)時間和50 Q內(nèi)阻，且在50 Q負(fù)載上能夠產(chǎn)生250mV準(zhǔn)階躍輸出。
6. -種制作權(quán)利要求1-5任一項所述的適合TDR信號邊坡監(jiān)測的同軸電纜復(fù)合注 漿體的方法，其特征在于，包括：在邊坡監(jiān)測中采用同軸電纜材料，該同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體直 徑為2. 15mm，絕緣外徑為8. 90mm，外導(dǎo)體外徑為10. 80mm，護套外徑為12. 50mm，特性阻抗 為75 D，采用4層屏蔽結(jié)構(gòu)，屏蔽材料為鋁箔和鍍錫銅絲編織；衰減常數(shù)在5MHz小于等于 I. 0dB/100m ;回波損耗在小于等于300MHz時大于等于22dB，屏蔽衰減在5MHz大于等于85 dB;鉆孔埋設(shè)前先剝?nèi)ネS電纜保護皮套，將同軸電纜固定在鉆孔中央，然后在孔內(nèi)灌滿水 泥漿；水泥砂漿中水泥：砂的配合比為1:1~2,強度為邊坡土體強度的1到3倍。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的水泥砂漿中水泥：砂的配合比為 1:1〇
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述的水泥砂漿中水泥：砂的配合比為 1:2〇
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適合TDR信號邊坡監(jiān)測的同軸電纜復(fù)合注漿體，包括：同軸電纜：該同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體直徑為2.15mm，絕緣外徑為8.90mm，外導(dǎo)體外徑為10.80mm，護套外徑為12.50mm,特性阻抗為75Ω，采用4層屏蔽結(jié)構(gòu)，屏蔽材料為鋁箔和鍍錫銅絲編織；衰減常數(shù)在5MHz小于等于1.0dB/100m；回波損耗在小于等于300MHz時大于等于22dB，屏蔽衰減在5MHz大于等于85dB；現(xiàn)場鉆孔埋設(shè)前先剝?nèi)ネS電纜的保護皮套，將剝?nèi)ケＷo皮套的同軸電纜固定在鉆孔中央；鉆孔灌水泥砂漿，水泥砂漿中水泥：砂的配合比為1:1～2；水泥砂漿強度為邊坡土體強度的1到3倍。
【IPC分類】G01B21-32
【公開號】CN104748717
【申請?zhí)枴緾N201510167066
【發(fā)明人】鄭也平, 曾慶有, 劉毓氚, 盧才金, 左廣洲
【申請人】福建省交通規(guī)劃設(shè)計院
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年4月10日