1.一种基于光纤的活塞式大变形预应力锚索监测装置的施工方法,其特征在于,所述监测装置包括:活塞式大变形预应力锚索、锚索轴力监测装置、活塞滑移量监测装置及边/滑坡变形部位监测装置;所述的活塞式大变形预应力锚索包括导向头(3)、活塞式大变形装置(5)、钢绞线(6)、及锚具(9);活塞式大变形装置(5)包括承压板(501)、弹簧(502)、活塞筒(503),弹簧(502)两端分别抵接在承压板(501)和活塞筒(503)的底板上,并可在活塞筒(503)内移动,导向头(3)固定在活塞筒(503)前端,钢绞线(6)一端锚固在承压板(501)上,另一端锚固在锚具(9)上;所述的锚索轴力监测装置包括限位板(12)、螺栓(13)及压阻式压力传感器(14),在承压板(501)上开设与螺栓(13)对应丝扣的固定孔,将压阻式压力传感器(14)放置在限位板(12)与承压板(501)之间,并用螺栓(13)固定;所述的活塞滑移量监测装置包括挂钩螺杆(15)、位移传感器(16)和导向头上挂钩(17),在导向头(3)内部预设挂钩(17),在承压板(501)前侧开孔设置与挂钩螺杆(15)对应的丝扣,将挂钩螺杆(15)固定在承压板(501)上,在挂钩螺杆(15)与挂钩(17)之间固定位移传感器(16);所述的边/滑坡变形部位监测装置包括分布式光纤(11)和固定光纤的绳扣(18),分布式光纤(11)通过绳扣(18)绑扎在钢绞线(6)上,并通过水泥浆(2)全长固定;所述压阻式压力传感器(14)的压力值F 1 计算公式:式中:U代表压阻式压力传感器(14)两端的电压;K ε 代表压阻式压力传感器(14)单位压力与其伸长变形量的比值;S代表压阻式压力传感器(14)的横截面面积;I代表压阻式压力传感器(14)两端的电流;k代表压阻式压力传感器(14)的单位电阻与其伸长变形量的比值;所述施工方法包括以下步骤:S1:在活塞筒(503)内装入弹簧(502),将承压板(501)封固在活塞筒(503)入口处,使得弹簧(502)的两端分别与活塞筒(503)的底板和承压板(501)相抵接;S2:在承压板(501)上开设与螺栓(13)对应丝扣的固定孔,在限位板(12)与承压板(501)之间放置压阻式压力传感器(14),并用螺栓(13)固定;S3:将钢绞线(6)穿过活塞筒(503)和承压板(501)上的预设孔洞,并将其一端通过挤压套(4)锚固在承压板(501)上,钢绞线(6)另一端通过临时锚固装置固定;S4:在导向头(3)内部预设四个挂钩(17),在承压板(501)的前端面开孔设置与挂钩螺杆(15)对应的丝扣,将挂钩螺杆(15)固定在丝扣上,将位移传感器(16)固定在挂钩螺杆(15)与导向头挂钩(17)之间,之后将导向头(3)扣合在活塞筒(503)上;S5:将分布式光纤(11)沿钢绞线(6)通长布置,并通过绳扣(18)固定;S6:在预设点位钻取钻孔(1),将步骤S5形成的整体结构安装在钻孔(1)中,在钻孔(1)内注水泥浆(2)形成注浆体后,施作框架梁(7),框架梁上放上钢垫板(8),钢垫板(8)上放锚具(9),对钢绞线(6)进行张拉,施加预应力,然后封锚,形成锚墩(10)。
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤的活塞式大变形预应力锚索监测装置的施工方法,其特征在于,弹簧(502)压缩变形量计算公式:式中:F 2 代表钢绞线(6)的预紧力,G代表弹簧(502)剪切弹性模量,d代表弹簧(502)钢材的直径,D代表组成弹簧(502)的中心直径,n代表弹簧(502)的有效圈数,Δl代表弹簧(502)压缩变形量;考虑到边/滑坡变形钢绞线受拉变形伸长,弹簧压缩变形量值小于等于边/滑坡的变形量值;承压板(501)移动的变化区间计算公式:l≤x≤l+Δl式中:l代表未施加预应力时位移传感器(16)的长度;x代表施工预应力后位移传感器(16)的长度。
3.根据权利要求1所述的一种基于光纤的活塞式大变形预应力锚索监测装置的施工方法,其特征在于,边/滑坡变形时,分布式光纤(11)能够准确监测到水泥浆(2)的变形位置,结合钻孔角度,即可确定滑动面的深度h,即:h=x l ×sinα式中:h代表滑动面深度,x l 代表分布式光纤监测的变形部位距离孔口的距离;α代表钻孔长度方向与水平方向的夹角。
4.根据权利要求3所述的一种基于光纤的活塞式大变形预应力锚索监测装置的施工方法,其特征在于,分布式光纤(11)包括脉冲光信号发生器、若干个环形器和光探测器,脉冲光信号发生器安装在分布式光纤(11)一端,发出的光信号产生布里渊散射后通过环形器后被设置于分布式光纤(11)另一端的光探测器接收。
5.根据权利要求1所述的一种基于光纤的活塞式大变形预应力锚索监测装置的施工方法,其特征在于,还包括:数据采集以及处理系统,所述数据采集以及处理系统用于收集锚索轴力监测装置、活塞滑移量监测装置及边/滑坡变形部位监测装置的监测信号并进行处理。
6.根据权利要求1所述的一种基于光纤的活塞式大变形预应力锚索监测装置的施工方法,其特征在于,还包括:在步骤S2、S4中:分别将压阻式压力传感器(14)和位移传感器(16)通过导线沿着钢绞线(6)引出。
7.根据权利要求1所述的一种基于光纤的活塞式大变形预应力锚索监测装置的施工方法,其特征在于,还包括:S7:将压阻式压力传感器(14)和位移传感器(16)的导线与采集仪通信连接,将分布式光纤(11)与调制解调仪通信连接,并分别与数据采集以及处理系统连接。