1.一种基于立方形桥梁基础冲刷安全监测装置的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)监测前准备：首先在桥梁桩基表面固定设置光纤光栅渗压传感器及光纤光栅温度传感器；然后在沉箱表面设置光纤光栅压力传感器、光纤光栅温度传感器及光纤光栅渗压传感器，在沉箱内部设置光纤陀螺仪；最后将沉箱抛入水中，落于桩基附近，并陷入河床持力层，用绳连接至桥墩顶面；

2)监测水压的变化数据：通过桥梁桩基表面的光纤光栅渗压传感器，监测水位的涨落而引起的水压变化数据；通过沉箱表面的光纤光栅渗压传感器监测外界水压力变化数据；

3)监测土压与水压的变化数据：通过沉箱表面的光纤光栅压力传感器监测外界土压力与水压力的变化数据；

4)监测水温的变化数据：通过桥梁桩基表面与沉箱表面的光纤光栅温度传感器实时监测水面与水底的水温变化数据；桥梁桩基表面光纤光栅温度传感器负责对桥梁桩基表面的光纤光栅渗压传感器的数据进行温度补偿，沉箱表面的光纤光栅温度传感器负责对沉箱表面的光纤光栅压力传感器及光纤光栅渗压传感器的数据进行温度补偿；

5)监测沉箱的变化数据：通过沉箱内的光纤陀螺仪定位沉箱的转动角度及监测沉箱在水流冲刷和冲刷坑形成过程中的滚动情况，从而获取部分冲刷的实时动态；

6)监测数据分析：对步骤2)中桥梁桩基表面的光纤光栅渗压传感器监测的水压变化数据进行分析，用于分析水位变化对桥梁桩基安全稳定性影响；将步骤2)中桥梁桩基表面的光纤光栅渗压传感器监测的水压变化数据与沉箱表面的光纤光栅压力传感器监测的土压力与水压力的变化数据进行对比，剔除潮涨潮落造成的水位变化对光纤光栅压力传感器的影响；将步骤2)中沉箱表面的光纤光栅渗压传感器监测的水压力变化数据、步骤3)中沉箱表面的光纤光栅压力传感器监测的土压力与水压力的变化数据及步骤5)中光纤陀螺仪监测定位沉箱的转动角度数据进行分析，确定回淤土的厚度、回淤土表面至水面的距离及冲刷坑深度实时监测的变化值。

2.根据权利要求1所述的一种基于立方形桥梁基础冲刷安全监测装置的监测方法，其特征在于，所述步骤4)中由光纤光栅温度传感器得出光纤光栅渗压传感器的温度补偿公式：p＝μp1Δλ2+μp2Δλ

Δλ＝(λ-λ0)-μt(T-T0)T＝K(PT-PT0)

式中：μp1(Pa/nm)：常数；

μp2(Pa/nm)：常数；

λ0(nm)：测量时的光纤光栅微型渗压传感器的初始波长；

λ(nm)：压力测量时的波长；

T0(℃)：测量时的初始环境温度；

T(℃)：压力测量时的环境温度；

μt(nm/℃)：常数，为波长偏移值/温度的比值；

K是传感器温度/波长系数值(常数)；

PT0是测量时的外置温度光纤光栅初始波长；

PT是测量过程中的外置温度光纤光栅波长。

3.根据权利要求1所述的一种基于立方形桥梁基础冲刷安全监测装置的监测方法，其特征在于，所述步骤4)中由光纤光栅温度传感器得出光纤光栅压力传感器的温度补偿公式：p＝μp[(λ-λ0)-μt(T-T0)]T＝K(PT-PT0)

式中：μp(pa/nm)：常数，为传感器压力/波长的比值；

Kt(nm/C°)：常数，为波长偏移值/温度的比值；

λ0(nm)：测量时的压力光纤光栅初始波长；

λ(nm)：压力测量时的波长；

PT0(nm)：测量时的外置温度光纤光栅初始波长；

PT(nm)：压力测量时的外置温度光纤光栅波长；

T0(℃)：测量时的初始环境温度；

T(℃)：压力测量时的环境温度；

μt(nm/℃)：常数，为波长偏移值/温度的比值；

K是传感器温度/波长系数值(常数)；

PT0是测量时的外置温度光纤光栅初始波长；

Pr是测量过程中的外置温度光纤光栅波长。

4.根据权利要求1所述的一种基于立方形桥梁基础冲刷安全监测装置的监测方法，其特征在于，所述步骤6)中回淤土的厚度、回淤土表面至水面的距离及冲刷坑深度实时监测的变化值的确定；

1)沉箱上回淤土：

因为沉箱结构尺寸较小，故在沉箱上无回淤土的情况下，持力层表面至正常水位的水面的距离h近似取沉箱形心位置至水面的距离；

根据光纤陀螺仪监测得到的沉箱转动角度，推出沉箱表面的光纤光栅渗压传感器与沉箱表面相对位置的光纤光栅压力传感器的相对高差t2与t3，并结合光纤光栅渗压传感器的实时监测数据即可推出沉箱形心所处位置的水深；

p-Δps＝γwhw

hw3＝hw-t3

hw2＝hw+t2

综合上述两式即可推出：

h＝(hw2+hw3)/2

式中，p(Pa)：光纤光栅微型渗压传感器的压强读数；

γw(N/m3)：水的有效重度；

Δps：水位涨落引起的水压变化值；

hw：光纤光栅渗压传感器至水面的距离；

hwi：光纤光栅压力传感器至水面的距离；

2)沉箱上有回淤土：

当回淤土层不足以完全覆盖沉箱时，即其厚度较小，考虑水流冲刷的原因沉箱周边土壤密实度较小，因此在持力层土壤比重γ的基础上，对其取折减系数β(0＜β＜1)；

当回淤土层完全覆盖沉箱时，因其厚度较大，取折减系数β＝1，即沉箱周边土壤的容重取为γ；

在沉箱上覆盖有回淤土层时，回淤土层的厚度可近似取为土层下传感器的埋深，考虑安全容许的问题取最大埋深处传感器的埋置深度作为回淤土层的厚度；

根据光纤陀螺仪的监测读数分别推出沉箱表面的光纤光栅渗压传感器与沉箱表面相邻放置的光纤光栅压力传感器的相对高差t1与t2，并结合光纤光栅渗压传感器的监测读数并通过以下公式来计算传感器的埋深：p-Δps＝γwhw………③

hw1＝hw+t1……·④

hw2＝hw+t2……·⑤

综合上式即可推出：

取t＝max{z1，z2}，t即为回淤土层的厚度；

回淤土表面至水面的距离可通过下式计算：式中，p1(Pa)：回淤土层以下的光纤光栅压力传感器的压强读数；

p2(Pa)：回淤土层以上的光纤光栅压力传感器的压强读数；

Δps：为水位涨落引起的水压变化值，已正常水位时的水压为基准；

c(Pa)：监测点持力层土壤的粘聚力，非粘性土c＝0；

Kp：库伦被动土压力系数，

γw(N/m3)：水的有效重度；

γ′(N/m3)：河床持力层土的有效重度，取γ′＝βγ-γw；

zi(m)：第i号传感器埋深；

hw：光纤光栅渗压传感器至水面的距离；

hwi：光纤光栅压力传感器至水面的距离；

将沉箱抛入监测点后最初推出的水深记为初始深度h0，将之后算得得的水深记为h，则H＝h-h0式中，H即为监测装置所需要实时监测的冲刷坑深度变化值；h与h0均已剔除水位涨落的影响，均为正常水位下的回淤土层表面至水面的距离。

5.根据权利要求1所述的一种基于立方形桥梁基础冲刷安全监测装置的监测方法，其特征在于，所述步骤1)中沉箱陷入河床持力层时，为了保证沉箱在水流冲刷过程中不会轻易发生滚动，根据监测点河床土质情况和工程需求，需在沉箱内部添加额外重块从而保证沉箱在河床表面具有初埋深；

结合计算地基承载力特征值的公式来表达沉箱重量和初埋深的关系：fa＝Mbγb+Mdγmd+Mcckfa·S＝G1+G2

式中，G1：沉箱自重(N)；

G2：额外添加重块的重量(N)；

S：沉箱底面积(m2)；

fa：由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值(Pa)；

Mb，Md，Mc：承载力系数，与土的内摩擦角标准值有关；

3

γ：沉箱底面以下土的重度，因为监测环境在水中故取浮重度(N/m)；

γm：沉箱底面以上土的加权平均重度，因为监测环境在水中故取浮重度(N/m3)；

ck：沉箱下一倍短边宽的深度内，土的粘聚力标准值(Pa)；

b：沉箱底面宽度；

d：沉箱埋深；

即可推得：G2＝S·(Mbγb+Mdγmd+Mcck)-G1。