专利名称：地质灾害群测群防多功能尺及其测量方法
技术领域：
本发明涉及地质灾害监测和预报领域，尤其是一种地质灾害群测群防多功能尺及
其测量方法。
背景技术：
滑坡体一般要经历孕育、成形、演化、发生、发展这几个阶段，从滑坡的既有破坏、 局部破坏、贯穿性破坏、碎裂性破坏和运动性破坏的过程中，滑坡坡面倾角变化、裂缝相对 位移、裂缝方位角是判断与预测滑坡稳定性的重要参数。滑坡坡面倾角的变化一方面是由 于地表浅层土体的滑动，另一方面是由于滑坡的碎裂性破坏，以往人们并不重视这个参数 的测量，更没有专业的监测设备，目前只是在地质勘查时用罗盘或者是全站仪简单地测量 滑坡坡面倾角，并且不具有长期性，无法揭示该量的长期变化，无法充分利用该参数的变化 来判断滑坡的稳定性。另外罗盘的测量精度不高，达不到要求；而全站仪测量则要求测量人 员有较高的专业水平，且价格较为昂贵，受天气的影响较大。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种集测量滑坡坡面倾角、滑
坡裂缝相对位移、滑坡裂缝方位角于一体的地质灾害群测群防多功能尺。 为实现上述目的，本发明地质灾害群测群防多功能尺，包括固定在地面上并随地
面刚性转动的测杆和L型托架，其中L型托架的长边的上部活动挂装有第一测量尺，其短边
上沿其长度方向设置有第二测量尺，L型托架上还设置有指南针；L型托架的长边顺延测杆
的长度方向贴靠以进行测量，以使第一测量尺根据测杆姿态的改变而绕其上端的挂装点转
动，第二测量尺同时测量第一测量尺下部与其相交位置的标度。 进一步，所述L型托架的长边和短边相互垂直。 进一步，所述第一测量尺为标度为lm的钢尺。 进一步，所述第二测量尺为标度为30cm的钢尺。 进一步，所述L型托架的长边和短边的交接处还设置有起加固作用的三角形托 板。 进一步，所述指南针用于测量裂缝方位角。 进一步，所述第一测量尺、第二测量尺还用于测量裂缝相对位移。
—种利用上述多功能尺进行的测量方法，具体为 1)将测杆插装在原始坡面上，并在L型托架上安装第一测量尺、第二测量尺和指 南针，将L型托架的长边顺延测杆的长度方向贴靠以进行测量； 2)对于原始坡面，测量第一测量尺下部与第二测量尺相交位置的第一标度，通过 指南针测量裂缝第一方位角，同时第一测量尺和第二测量尺测量裂缝第一相对位移；
3)发生坡面变形时，测量第一测量尺下部与第二测量尺相交位置的第二标度，通 过指南针测量裂缝第二方位角，同时第一测量尺和第二测量尺测量裂缝第二相对位移；
4)通过步骤2)和步骤3)测得的数据，利用数学角度推算公式，分别求出原始坡面 和变形坡面的坡面倾角； 5)对比步骤4)中所得的两个坡面角度，即得知一段时间内的坡面倾角的变化；对 比2)和3)中裂缝方位角和裂缝相对位移，可以判断裂缝走向和裂缝相对位移的发展趋势。
本发明利用钢尺可在重力作用下绕转轴转动的原理，得到钢尺在标定尺上的读 数，这样可以反算出该处坡面当前的倾角；同时利用指南针测量裂缝方位角，用第一测量尺 和第二测量尺测量裂缝相对位移。该尺使用方便，可以对倾角的变化进行长期监测，并可以 同时测量裂缝方位角和裂缝相对位移，从而实时掌握滑坡的变形情况，帮助有关部门做好 决策部署。
图1为测量坡面倾角的示意图；
图2为公式计算尺寸示意图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明地质灾害群测群防多功能尺，包括测杆1和L型托架，其中L型 托架的长边8的上部活动挂装有第一测量尺6，其短边5上沿其长度方向设置有第二测量尺 7，第一测量尺6的上端可通过绞轴、挂钩等方式活动挂装在长边8的上部，长边8和短边5 的交接处还设置有起加固作用的三角形托板IO，指南针9设置在托板10上。
测量时，L型托架的长边8顺延测杆1的长度方向进行贴靠，并进行测量，这样如 果测杆1的姿态有变化时，第一测量尺6将根据测杆1姿态的改变而绕其上端的挂装点而 转动，第二测量尺7同时测量第一测量尺6下部与其相交位置的标度。并且第一测量尺6、 第二测量尺7还可测量裂缝相对位移，指南针9可测量裂缝方位角。 本发明地质灾害群测群防多功能尺，结构简单，测量方便，每次测量时，只需要将 长边8顺延测杆1的长度方向进行贴靠，即可进行测量，第二测量尺7可实时测量第一测量 尺6下部的位置，第一测量尺6的上端绕挂装点转动时，第二测量尺7即可方便的测量出第 一测量尺6下端相对于其的位移量，从而监控坡面的变化。实际应用中，第一测量尺6可为 标度为lm的钢尺，第二测量尺7可为标度为30cm的钢尺。指南针9通过测量裂缝的方位 角，来判断出裂缝的走向，同时第一测量尺和第二测量尺测量裂缝相对位移，以此来对滑坡 的运动做宏观评价。 图1中，原始坡面2上固定设置有测杆l，测杆1可随地面刚性转动，当原始坡面 2发生变化时，即滑坡为变形坡面4时，测杆也将随坡面的变化而发生角度偏转。第一测量 尺6在重力的作用下也将绕转轴转动，当整个系统静止稳定时，第一测量尺6在第二测量尺 7上会对应一个读数，记录下这个距离，然后经过一系列的数学公式反算出对应此时刻滑坡 表面的倾角，对比前后两次的倾角就可得知在这一段时间内坡体表面倾角的变化。
利用本发明地质灾害群测群防多功能尺进行的测量方法，可具体为以下步骤
1)将测杆插装在原始坡面上，并在L型托架上安装第一测量尺、第二测量尺和指 南针，将L型托架的长边顺延测杆的长度方向贴靠以进行测量； 2)对于原始坡面，测量第一测量尺下部与第二测量尺相交位置的第一标度，通过指南针测量裂缝第一方位角，同时第一测量尺和第二测量尺测量裂缝第一相对位移；
3)发生坡面变形时，测量第一测量尺下部与第二测量尺相交位置的第二标度，通 过指南针测量裂缝第二方位角，同时第一测量尺和第二测量尺测量裂缝第二相对位移；
4)通过第一标度和第二标度的数据，利用数学角度推算公式，分别求出原始坡面 和变形坡面的坡面倾角； 5)对比步骤4)中所得的两个坡面角度，即得知一段时间内的坡面倾角的变化；对 比步骤2)和3)中裂缝方位角和裂缝相对位移，可以判断裂缝走向和裂缝相对位移的发展 趋势。 如图2所示，在处理后续数据时，可利用以下计算公二
/ +《j义
=妙
= COS0 令t = d/d' ， p = l+d/2，则
f =
- + y卢2 4(; 2 + A2 pX — V 等号右面的参数都是已知量，从而可以求出t，进而根据公式e 二arccost，求出
9 。取实施例，当h = 800mm， 1
讨论简化计算公式0、ar"g
下，l取最大值，这时算出e '
300线d ,/、
乂》乂
20. 556
20mm时，9 = 20. 515° 。
当1越大时，e '越偏离真实解e 。极限条件 ，误差最大为o. 2%，这个误差是在允许范围内，
建议按照简化公式0' = 7来计算。 本多功能尺利用钢尺可在重力作用下绕转轴转动的原理，得到钢尺在标定尺上的 读数，这样可以反算出该处坡面当前的倾角；同时利用指南针测量裂缝方位角，用第一测量 尺和第二测量尺测量裂缝相对位移。该尺使用方便，可以对倾角的变化进行长期监测，并可 以同时测量裂缝方位角和裂缝相对位移，从而实时掌握滑坡的变形情况，帮助有关部门做 好决策部署。并且其具有原理简单实用、功能齐全、携带方便、便于大规模推广使用、对于评 价预测滑坡稳定性有较好效果的优点。
权利要求
地质灾害群测群防多功能尺，其特征在于，该多功能尺包括固定在地面上并随地面刚性转动的测杆和L型托架，其中L型托架的长边的上部活动挂装有第一测量尺，其短边上沿其长度方向设置有第二测量尺，L型托架上还设置有指南针；L型托架的长边顺延测杆的长度方向贴靠以进行测量，以使第一测量尺根据测杆姿态的改变而绕其上端的挂装点转动，第二测量尺同时测量第一测量尺下部与其相交位置的标度。
2. 如权利要求1所述的地质灾害群测群防多功能尺，其特征在于，所述L型托架的长边 和短边相互垂直。
3. 如权利要求1所述的地质灾害群测群防多功能尺，其特征在于，所述第一测量尺为 标度为lm的钢尺。
4. 如权利要求1所述的地质灾害群测群防多功能尺，其特征在于，所述第二测量尺为 标度为30cm的钢尺。
5. 如权利要求1所述的地质灾害群测群防多功能尺，其特征在于，所述L型托架的长边 和短边的交接处还设置有起加固作用的三角形托板。
6. 如权利要求1所述的地质灾害群测群防多功能尺，其特征在于，所述指南针用于测 量裂缝方位角。
7. 如权利要求1所述的地质灾害群测群防多功能尺，其特征在于，所述第一测量尺、第 二测量尺还用于测量裂缝相对位移。
8. —种利用上述多功能尺进行的测量方法，具体为1) 将测杆插装在原始坡面上，并在L型托架上安装第一测量尺、第二测量尺和指南针， 将L型托架的长边顺延测杆的长度方向贴靠以进行测量；2) 对于原始坡面，测量第一测量尺下部与第二测量尺相交位置的第一标度，通过指南 针测量裂缝第一方位角，同时第一测量尺和第二测量尺测量裂缝第一相对位移；3) 发生坡面变形时，测量第一测量尺下部与第二测量尺相交位置的第二标度，通过指 南针测量裂缝第二方位角，同时第一测量尺和第二测量尺测量裂缝第二相对位移；4) 通过步骤2)和步骤3)测得的数据，利用数学角度推算公式，分别求出原始坡面和变 形坡面的坡面倾角；5) 对比步骤4)中所得的两个坡面角度，即得知一段时间内的坡面倾角的变化；对比2) 和3)中裂缝方位角和裂缝相对位移，可以判断裂缝走向和裂缝相对位移的发展趋势。
全文摘要
本发明公开了一种地质灾害群测群防多功能尺，包括固定在地面上并随地面刚性转动的测杆和L型托架，L型托架的长边的上部活动挂装有第一测量尺，其短边上沿其长度方向设置有第二测量尺，L型托架上还设置有指南针；L型托架的长边顺延测杆的长度方向贴靠以进行测量，以使第一测量尺根据测杆姿态的改变而绕其上端的挂装点转动，第二测量尺同时测量第一测量尺下部与其相交位置的标度。本发明通过测量长度来反算出坡面的倾角，利用指南针测量裂缝方位角，用第一测量尺和第二测量尺测量裂缝相对位移。本发明使用方便，可以对倾角的变化进行长期监测，并可同时测量裂缝方位角和裂缝相对位移，从而实时掌握滑坡的变形情况，帮助有关部门做好决策部署。
文档编号G01C1/00GK101706273SQ20091024158
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月26日 优先权日2009年11月26日
发明者冯春, 刘晓宇, 刘洋, 李世海 申请人:中国科学院力学研究所