一种震动应力变形监测装置及监测方法与流程

1.本发明涉及道路环境地下病害监测技术领域，尤其涉及一种震动应力变形监测装置及监测方法。


背景技术：

2.近年来，我国城镇道路塌陷事故频发，造成了巨大的社会财产损失，并严重威胁人民群众的出行安全。在道路两侧布置勘察孔能及时观测道路地下岩土体的动载扰动特征、受力特征及变形特征，为研判道路地下岩土体是否处于稳定状态提供了预警信息，但目前道路勘察孔监测装置的监测方位小、功能单一、灵敏度不高、易受到环境电磁干扰，在远离电网线路的区域还需安装太阳能设备提供电能，极大的增加了道路地下病害的监测成本。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，本发明旨在提供一种震动应力变形监测装置及监测方法，用于解决现有技术中存在的上述问题。
4.本发明的上述技术目的将通过以下所述的技术方案予以实现。
5.一种震动应力变形监测装置，用于勘察孔，包括：相互连接的震动监测单元、监测控制单元及应力变形监测单元；其中，所述震动监测单元用于对所述勘察孔的震动进行监测；
6.所述应力变形监测单元用于对所述勘察孔的应力及变形进行监测；
7.所述监测控制单元用于调整所述监测装置的尺寸；
8.所述震动监测单元包括刚性空心圆柱外壳、弹簧组、横隔板、隔层、惯性质量块、横向通道及第一监测光纤；
9.所述弹簧组的一端固定在所述刚性空心圆柱外壳的内表面顶部，所述弹簧组的另一端与横隔板相连；
10.所述隔层与所述刚性空心圆柱外壳的底部内表面固定连接；所述惯性质量块设置在所述隔层的上表面；
11.所述隔层的下表面与所述横向通道固定连接，所述横向通道内设置所述第一监测光纤。
12.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述监测控制单元包括第一环形超弹性层、第二环形超弹性层、第一闭气锁、弹性空腔及第二闭气锁；所述第一环形超弹性层与第二环形超弹性层的两端分别与所述刚性空心圆柱外壳外表面及应力变形监测单元的聚氨酯弹性层的内表面的两端固定连接；所述第一闭气锁与所述第二环形超弹性层的外表面贯通连接；所述弹性空腔位于刚性空心圆柱外壳外表面、聚氨酯弹性层内表面、第一环形超弹性层及第二环形超弹性层内表面之间；所述第二闭气锁贯通固定于第二环形超弹性层的外表面，第二闭气锁中心与第一闭气锁中心所在的直线与所述刚性空心圆柱外壳的轴线平行。
13.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，应力变形监测单元包括第一光纤顺位孔、第二光纤顺位孔、第一光纤限位器、第二光纤限位器、若干第一纵向通道、若干第二纵向通道、若干环向通道、聚氨酯弹性层、第二监测光纤、第三监测光纤及第四监测光纤；所述第一光纤顺位孔及第二光纤顺位孔的一端分别与所述第一光纤限位器及第二光纤限位器固定连接，另一端与所述第二环形超弹性层贯通连接；所述第一光纤限位器和第二光纤限位器分布在所述第一环形超弹性层的外表面；所述横向通道的两端穿过所述刚性空心圆柱外壳分别与所述第一光纤顺位孔和第二光纤顺位孔垂直贯通连接，所述横向通道内的第一监测光纤的一端依次穿过第一光纤顺位孔及第一光纤限位器延伸至所述震动应力变形监测装置外部，另一端依次穿过所述第二光纤顺位孔及第二光纤限位器延伸至所述震动应力变形监测装置外部；所述若干第一纵向通道、若干第二纵向通道、若干环向通道位于所述聚氨酯弹性层中；所述若干第一纵向通道的两端分别与所述第一光纤顺位孔的两端贯通连接，若干所述第一纵向通道内调设置若干第二监测光纤，若干第二监测光纤的两端依次穿过若干所述第一纵向通道的两端、第一光纤顺位孔和第一光纤限位器，并延伸至所述震动应力变形监测装置外；所述若干第二纵向通道的两端与第二光纤顺位孔的两端贯通连接，所述若干第二纵向通道内设置若干第三监测光纤，若干第三监测光纤的两端依次穿过若干第二纵向通道的两端、第二光纤顺位孔和第二光纤限位器，并延伸至所述震动应力变形监测装置外部；所述若干环向通道的两端均与第一光纤顺位孔贯通连接，所述若干环向通道内设置若干第四监测光纤，若干第四监测光纤的两端依次穿过若干环向通道的两端、第一光纤顺位孔和第一光纤限位器，并延伸至所述震动应力变形监测装置外部。
14.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述监测装置通过接长的方式增加其监测深度，即通过上一监测装置的所述第二闭气锁与下一监测装置的所述第一闭气锁固定连接。
15.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述监测装置的高度为400-600mm；所述惯性质量块为圆锥形，其直径略小于所述刚性空心圆柱外壳的直径，所述惯性质量块的高度等于刚性空心圆柱外壳高度的1/4；所述横向通道的直径略大于所述第一监测光纤的直径；所述第一纵向通道的直径略大于第二监测光纤的直径；所述第二纵向通道的直径略大于第三监测光纤的直径；所述环向通道的直径略大于第四监测光纤的直径；所述第一光纤顺位孔与第二光纤顺位孔的直径等于所述横向通道、第一纵向通道、第二纵向通道和环向通道直径的总和。
16.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述若干第一纵向通道及若干第二纵向通道的通道数量均为8个，各通道间的距离相等且与所述刚性空心圆柱外壳的轴线平行；所述若干环向通道间的距离与若干第一纵向通道间的距离相等，所述若干环向通道与若干第一纵向通道互相垂直；所述横向通道的外壳采用聚氨酯弹性材料。
17.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一闭气锁与第二闭气锁的外表面设置有螺纹，所述上一监测装置的所述第二闭气锁通过螺栓与螺纹的配合与所述下一监测装置的所述第一闭气锁连接。
18.本发明还提供了一种采用本发明的所述震动应力变形监测装置进行监测的方法，
包括如下步骤：
19.s1.根据所需监测的勘察孔深度确定监测装置的数量，开启所有监测装置的第一闭气锁、第一光纤限位器及第二光纤限位器，处于所述勘察孔底部的监测装置的第二闭气锁处于关闭状态，剩余监测装置的第二闭气锁处于开启状态；将监测装置顺次放置在勘察孔内，并通过上一监测装置的第二闭气锁与下一监测装置的第一闭气锁固定连接；
20.s2.标定所有监测光纤的位置坐标；
21.s3.通过勘察孔顶部监测装置的第一闭气锁向其弹性空腔内注入空气，注入的空气通过第二闭气锁进入到其它监测装置的弹性空腔内，所述流入的空气使得所有监测装置的第一环形超弹性层、第二环形超弹性层及聚氨酯弹性层产生扩张，同时导致所有监测装置中若干第一监测光纤、第二监测光纤、第三监测光纤、第四监测光纤的长度增加；在所述聚氨酯弹性层与勘察孔孔壁接触时停止注入空气并关闭顶部监测装置的第一闭气锁、第一光纤限位器及第二光纤限位器，此时监测装置中若干第一监测光纤、第二监测光纤、第三监测光纤、第四监测光纤的长度固定不变；
22.s4.对所述勘察孔进行震动、应力及变形的监测。
23.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述s4中震动监测包括如下步骤：
24.s411.若勘察孔周边环境产生震动能量，则将所述震动能量传递至勘察孔内所有监测装置，每一个监测装置内部的惯性质量块受震动能量影响产生朝向横隔板或背离横隔板的加速度，此时惯性质量块运动状态满足牛顿第二定律；
25.s412.若惯性质量块的惯性力方向朝向横隔板，则所述惯性质量块撞击横隔板与弹簧组，从而导致惯性力的方向向反方向转变，最终撞击隔层；若惯性质量块的惯性力方向背离横隔板，则惯性质量块将直接撞击隔层，所述隔层的变形与所受作用力的关系满足胡克定律；
26.s413.由于惯性质量块的惯性力与隔层所受作用力相等，惯性质量块加速度与隔层的竖向位移的关系为：
[0027][0028]
上述公式中，m为惯性质量块的质量；δh为隔层的竖向位移；a为惯性质量块的加速度；k1为隔层的弹性系数；其中m与k1为已知值；
[0029]
s414.由于监测装置内所有监测光纤的总长度被第一光纤限位器及第二光纤限位器限制不变，横向通道内的第一监测光纤产生与隔层相同的形变，从而使第一监测光纤的输出波长发生变化，第一监测光纤中心波长与轴向应变的具体公式为：
[0030][0031]
上述公式中，pε＝0.22为第一监测光纤的弹光系数；δλ为监测光纤的波长漂移量；λ为第一监测光纤不受外力作用时的中心波长；ε为第一监测光纤受外力产生的轴向应变；其中λ为已知值；
[0032]
s415.根据横向通道内第一监测光纤变形的几何特征，所述隔层竖向位移与第一
监测光纤轴向应变的关系为
[0033][0034]
上述公式中l1为刚性空心圆柱外壳的直径，为已知值；δh为隔层的竖向位移，联立公式(1)、公式(2)、公式(3)可得惯性质量块的加速度与第一监测光纤波长漂移量的关系为：
[0035][0036]
最终将勘察孔内每一个监测装置测量得到的第一监测光纤波长漂移量δλ代入公式(4)即得到所测惯性质量块的加速度的值。
[0037]
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述s4中应力及变形监测包括如下步骤：
[0038]
s421.若勘察孔孔壁受土体压力作用，聚氨酯弹性层将同时产生挤压作用力及挤压变形，并满足根据胡克定律；
[0039]
s422.聚氨酯弹性层受到的挤压作用力及挤压变形传递至若干第二监测光纤、第三监测光纤、第四监测光纤上，从而使若干第二监测光纤、第三监测光纤、第四监测光纤的输出波长发生变化，若干第二监测光纤、第三监测光纤、第四监测光纤中心波长与轴向应变的关系如公式(1)所示；
[0040]
s423.聚氨酯弹性层受挤压作用力及挤压变形的范围根据同一方向上波长漂移量最大监测光纤与波长漂移量最小监测光纤的间距确定；
[0041]
s424.根据若干第二监测光纤、第三监测光纤、第四监测光纤的变形几何特征，若干第二监测光纤、第三监测光纤、第四监测光纤中的任一监测光纤的挤压位移与波长漂移量的关系为：
[0042][0043]
上述公式中，n为同一方向上波长漂移量最大的监测光纤与波长漂移量最小的监测光纤间监测光纤的数量；l2为若干环向通道间的间距；δx为任一监测光纤受到的挤压位移；其中n与l2为已知值；
[0044]
任一监测光纤受到的挤压作用力与轴向应变间的关系为：
[0045]
[0046]
上述公式中f为任一监测光纤受到的挤压作用力；k2为聚氨酯弹性层的弹性系数；其中k2为已知值；
[0047]
最终将测量输出的任一监测光纤的波长漂移量δλ代入公式(5)与公式(6)，即得到聚氨酯弹性层受到的挤压作用力及挤压位移的具体值。
[0048]
本发明的有益技术效果
[0049]
本发明实施例提供的震动应力变形监测装置，用于勘察孔，包括：相互连接的震动监测单元、监测控制单元及应力变形监测单元。本发明将震动、应力及变形监测单元集成一体化，通过监测控制单元调整监测直径，通过震动监测单元及应力变形监测单元采集勘察孔全方位、全深度的震动、应力及变形数据；同时本发明基于光纤布拉格光栅波长漂移量提出了震动、应力及变形指标的表征算法，并结合该装置的操作流程，形成了震动、应力及变形的监测方法，解决了已有装置监测方位小、功能单一、灵敏度不高、易受环境电磁干扰的问题，同时具有低能耗、低成本及操作便捷等优点。
附图说明
[0050]
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：
[0051]
图1为本发明的实施例中的震动应力变形监测装置(轴向视角)的结构示意图；
[0052]
图2为本发明的实施例中震动应力变形监测装置i-i’剖面图；
[0053]
图3为本发明的实施例中震动应力变形监测装置ii-ii’剖面图。
[0054]
图中各标记如下：1-刚性空心圆柱外壳，2-弹簧组，3-横隔板，4-隔层，5-惯性质量块，6-横向通道，7-第一监测光纤，8-第一环形超弹性层，9-第二环形超弹性层，10-第一闭气锁，11-弹性空腔，12-第二闭气锁，13-第一光纤顺位孔，14-第二光纤顺位孔，15-第一光纤限位器，16-第二光纤限位器，17-若干第一纵向通道，18-若干第二纵向通道，19-若干环向通道，20-聚氨酯弹性层，21-第二监测光纤，22-第三监测光纤，23-第四监测光纤。
具体实施方式
[0055]
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0056]
如图1所示，本发明的一种低能耗变直径同孔震动应力变形监测装置，包括震动监测单元、监测控制单元及应力变形监测单元。
[0057]
所述震动监测单元包括刚性空心圆柱外壳1、弹簧组2、横隔板3、隔层4、惯性质量块5、横向通道6及第一监测光纤7；所述弹簧组2的一端固定在所述刚性空心圆柱外壳1的内表面顶部，所述弹簧组2的另一端与横隔板3相连；所述隔层4与所述刚性空心圆柱外壳1的底部内表面固定连接；所述惯性质量块5放置在所述隔层4的上表面；所述隔层4的下表面与所述横向通道6固定连接，所述横向通道6内放置第一监测光纤7。
[0058]
所述监测控制单元包括第一环形超弹性层8、第二环形超弹性层9、第一闭气锁10、弹性空腔11及第二闭气锁12；所述第一环形超弹性层8与第二环形超弹性层9的两端分别与所述刚性空心圆柱外壳1外表面及聚氨酯弹性层20内表面的两端固定连接；所述第一闭气锁10与所述第二环形超弹性层9的外表面贯通连接；所述弹性空腔11位于刚性空心圆柱外壳1外表面、聚氨酯弹性层20内表面、第一环形超弹性层8及第二环形超弹性层9内表面之
间；所述第二闭气锁12贯通固定于第二环形超弹性层9的外表面，第一闭气锁10中心与第二闭气锁12中心所在的直线与刚性空心圆柱外壳1的轴线平行。
[0059]
所述应力变形监测单元包括第一光纤顺位孔13、第二光纤顺位孔14、第一光纤限位器15、第二光纤限位器16、若干第一纵向通道17、若干第二纵向通道18、若干环向通道19、聚氨酯弹性层20、第二监测光纤21、第三监测光纤22及第四监测光纤23；所述第一光纤顺位孔13及第二光纤顺位孔14的一端分别与第一光纤限位器15及第二光纤限位16器固定连接，另一端与第二环形超弹性层9贯通连接；所述第一光纤限位器15和第二光纤限位器16分布在第一环形超弹性层8的外表面；所述横向通道6的两端穿过刚性空心圆柱外壳1分别与第一光纤顺位孔13和第二光纤顺位孔14垂直贯通连接，所述横向通道6内的第一监测光纤7的一端依次穿过第一光纤顺位孔13及第一光纤限位器15延伸至所述震动应力变形监测装置外，另一端依次穿过第二光纤顺位孔14及第二光纤限位器16延伸至所述震动应力变形监测装置外；所述若干第一纵向通道17、若干第二纵向通道18、若干环向通道19位于聚氨酯弹性层20中；所述若干第一纵向通道17的两端分别与第一光纤顺位孔13的两端贯通连接，所述若干第一纵向通道17内放置若干第二监测光纤21，第二监测光纤21依次穿过第一纵向通道17的两端、第一光纤顺位孔13和第一光纤限位器15，并延伸至所述震动应力变形监测装置外；所述若干第二纵向通道18的两端与第二光纤顺位孔14的两端贯通连接，所述若干第二纵向通道18内放置若干第三监测光纤22，第三监测光纤22的两端依次穿过第二纵向通道18的两端、第二光纤顺位孔14和第二光纤限位器16，并延伸至所述震动应力变形监测装置外；所述若干环向通道19的两端均与第一光纤顺位孔13贯通连接，所述若干环向通道19内放置若干第四监测光纤23，第四监测光纤23的两端依次穿过环向通道19的两端、第一光纤顺位孔13和第一光纤限位器15，并延伸至所述震动应力变形监测装置外，横向通道的外壳采用聚氨酯弹性材料。
[0060]
进一步，由于本实施例所测勘查孔深度为500mm的整数倍，监测装置的高度设置在400-600mm之间，本发明优选监测装置的高度为500mm，从而达到测量勘察孔全深度震动应力变形的目的；本发明的所述监测装置通过接长的方式增加其监测深度，即通过上一监测装置的所述第二闭气锁与下一监测装置的所述第一闭气锁固定连接，具体地，在各个监测装置的所述第一闭气锁与第二闭气锁的外表面均设置螺纹，采用螺栓与螺纹配合的方式，将所述上一监测装置的所述第二闭气锁与所述下一监测装置的所述第一闭气锁连接。由于所测勘察孔变形较大，优选刚性空心圆柱外壳1的直径为勘察孔直径的1/2，使得监测装置能够完整放入勘察孔；优选惯性质量块5为圆锥形，使得惯性质量块5的惯性力能作用在第一监测光纤7上；优选惯性质量块5直径略小于所述刚性空心圆柱外壳1的直径，其高度等于刚性空心圆柱外壳1高度的1/4，使得惯性质量块5能沿刚性空心圆柱外壳1的轴向自由运动；优选若干第一纵向通道17及若干第二纵向通道18的数量均为8个，各通道间的距离相等且与刚性空心圆柱外壳1的轴线平行，优选若干环向通道19间的距离与若干第一纵向通道17间的距离相等，所述若干环向通道19与若干第一纵向通道17互相垂直，从而确保监测光纤布设间距满足监测精度要求；优选弹簧组2包括2个弹簧，使得弹簧组2具有足够的弹性作用力；优选横向通道6的直径略大于第一监测光纤7的直径；所述第一纵向通道17的直径略大于第二监测光纤21的直径，优选第二纵向通道18的直径略大于第三监测光纤22的直径，优选环向通道19的直径略大于第四监测光纤23的直径，优选第一光纤顺位孔13与第二光纤
顺位孔14的直径等于所述横向通道6、第一纵向通道17、第二纵向通道18和环向通道19直径的总和，从而确保横向通道6、第一纵向通道17、第二纵向通道18和环向通道19能够完全容纳所需监测光纤。
[0061]
本发明的震动应力变形监测装置是震动变形监测系统的感知元件，通过输出监测光纤的波长偏移量表征勘察孔的震动、应力及变形，监测的数据最终通过监测光纤传输至外部的数据分析系统，本发明中的所有监测光纤为监测装置的重要组成部分，其中第一监测光纤用于监测震动；第二、第三及第四监测光纤用于监测应力和变形。
[0062]
下面结合附图说明本发明所述震动应力变形监测装置的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0063]
a、本实施例中勘察孔深度为2m，共需要4个震动应力变形监测装置，为了便于后续操作安装，首先确认所有监测装置各部件的启停状态，确认开启所有监测装置的第一闭气锁10、第一光纤限位器15及第二光纤限位器16，同时关闭处于勘察孔底部监测装置的第二闭气锁12，开启剩余监测装置的第二闭气锁12，使得所有监测装置具有输入空气的条件；然后进行监测装置的安装工作，将监测装置顺次放置在勘察孔内，并通过上一监测装置的第二闭气锁12与下一监测装置的第一闭气锁10固定连接，使得监测装置具备全深度监测的功能；
[0064]
b、标定所有监测光纤的坐标，从而确定各监测光纤的空间位置关系。由于第一监测光纤7用于监测勘察孔受到的震动能量，第二监测光纤21、第三监测光纤22、第四监测光纤23用于监测勘察孔孔壁的应力与变形，若某些监测光纤产生波长偏移量，可根据本步骤标定的监测光纤位置关系快速判断勘察孔震动情况及受力变形范围。
[0065]
c、为了使监测装置与勘察孔孔壁紧贴契合，通过勘察孔顶部监测装置的第一闭气锁10向弹性空腔11内注入空气，注入的空气通过第二闭气锁12进入到其它监测装置的弹性空腔11内，流入的空气将使得所有监测装置的第一环形超弹性层8、第二环形超弹性层9及聚氨酯弹性层20产生扩张，同时导致监测装置中若干第一监测光纤7、第二监测光纤21、第三监测光纤22、第四监测光纤23的长度增加；在所述聚氨酯弹性层20与勘察孔孔壁接触时停止注入空气并关闭顶部监测装置的第一闭气锁10、第一光纤限位器15及第二光纤限位器16，从而保证监测装置中若干第一监测光纤7、第二监测光纤21、第三监测光纤22、第四监测光纤23的长度固定不变；
[0066]
d、将延伸出勘察孔外的所有监测光纤与外部数据分析系统连接，开始进行道路勘察孔震动、应力及变形监测，具体监测流程如下：
[0067]
1)震动监测流程如下：
[0068]
①
若勘察孔周边环境产生震动能量，震动能量会传递至勘察孔内所有监测装置，每一个监测装置内部的惯性质量块5受震动能量影响将产生朝向横隔板3或背离横隔板3的加速度，此时惯性质量块5运动状态满足牛顿第二定律；
[0069]
②
若惯性质量块5的惯性力方向朝向横隔板3，则所述惯性质量5块会撞击横隔板3与弹簧组2，从而导致惯性力的方向向反方向转变，最终撞击隔层4；若惯性质量块5的惯性力方向背离横隔板3，惯性质量块5将直接撞击隔层4，所述隔层4的变形与所受作用力的关系满足胡克定律；
[0070]
③
由于惯性质量块5的惯性力与隔层4所受作用力相等，惯性质量块5加速度与隔
层4的竖向位移的关系为：
[0071][0072]
上述公式中m为惯性质量块5的质量；δh为隔层4的竖向位移；a为惯性质量块5的加速度；k1为隔层4的弹性系数；其中m与k1为已知值；
[0073]
④
由于所述监测装置内所有监测光纤的总长度被第一光纤限位器15及第二光纤限位器16限制不变，横向通道6内的第一监测光纤会7产生与隔层4相同的形变，从而使第一监测光纤7的输出波长发生变化，监测光纤中心波长与轴向应变的具体公式为：
[0074][0075]
上述公式中pε＝0.22为监测光纤的弹光系数；δλ为监测光纤的波长漂移量；λ为监测光纤不受外力作用时的中心波长；ε为监测光纤受外力产生的轴向应变；其中pε与λ为已知值。
[0076]
⑤
根据横向通道6内第一监测光纤7的变形几何特征，所述隔层4竖向位移与第一监测光纤7轴向应变的关系为
[0077][0078]
上述公式中l1为刚性空心圆柱外壳1的直径，为已知值；δh为隔层的竖向位移，联立公式(1)、公式(2)、公式(3)可得惯性质量块5加速度与光纤波长漂移量的关系为：
[0079][0080]
最终将勘察孔内每一个监测装置测量得到的第一监测光纤波长漂移量δλ代入公式(4)即得到所测惯性质量块5加速度的值。
[0081]
2)应力变形监测的流程如下：
[0082]
①
若勘察孔孔壁受土体压力作用，聚氨酯弹性层20将同时产生挤压作用力及挤压变形，并满足根据胡克定律；
[0083]
②
聚氨酯弹性层20受到的挤压作用力及挤压变形会传递至若干第二监测光纤21、第三监测光纤22、第四监测光纤上23，从而使监测光纤的输出波长发生变化，监测光纤中心波长与轴向应变的关系如公式(1)所示；
[0084]
③
聚氨酯弹性层20受挤压作用力及挤压变形的范围根据同一方向上波长漂移量最大监测光纤与波长漂移量最小监测光纤的间距确定；
[0085]
④
s424.根据若干第二监测光纤、第三监测光纤、第四监测光纤的变形几何特征，若干第二监测光纤、第三监测光纤、第四监测光纤中的任一监测光纤的挤压位移与波长漂移量的关系为：
[0086][0087]
上述公式中，n为同一方向上波长漂移量最大的监测光纤与波长漂移量最小的监测光纤间监测光纤的数量；l2为若干环向通道间的间距；δx为任一监测光纤受到的挤压位移；其中n与l2为已知值；
[0088]
若干第二监测光纤、第三监测光纤、第四监测光纤中的任一监测光纤受到的挤压作用力与轴向应变间的关系为：
[0089][0090]
上述公式中f为任一监测光纤受到的挤压作用力；k2为聚氨酯弹性层20的弹性系数；其中k2为已知值；
[0091]
最终将测量输出的任一监测光纤的波长漂移量δλ代入公式(5)与公式(6)，即得到聚氨酯弹性层20受到的挤压作用力及挤压位移的具体值。
[0092]
e、将所有监测装置惯性质量快5的加速度具体值及聚氨酯弹性层20受到的挤压作用力及挤压位移的具体值反馈给勘察孔外的数据分析系统，完成监测。
[0093]
本发明基于光纤波长漂移量指标与监测装置的结构特征，提出了勘察孔震动、应力及变形计算方法，并结合该装置的配套工艺，形成了勘察孔震动、应力及变形的监测方法；该监测方法与本发明提出的震动应力变形监测装置联合使用，具有监测精度高、所需未知参量少等特点，能够快速研判勘察孔的震动应力及变形情况。
[0094]
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本发明所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求书的保护范围内。