专利名称：一种测量滑坡表面倾斜及滑坡主滑方向的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及滑坡灾害监测及滑坡灾害提前预报领域，尤其涉及一种测量滑坡表面倾斜及滑坡主滑方向的方法和装置。
背景技术：
斜坡失稳位移预警系统，是预报滑坡失稳可行的方法之一。该系统在需要测量的地方，将位移传感器安装固定，观察斜坡上最小点数的底土的特征，然后，将这些数据用无线网络传送出去。危险地带的居民可以使用它预防斜坡失稳带来的风险。然而，针对一些类型的滑坡，如牵引式滑坡、岩质滑坡，该类滑坡的局部位移变化并不明显，甚至位移传感器无法捕捉到该处的位移变化，因此使用传统的位移监测手段并不能有效的监控滑体的变化。
发明内容
针对传统的滑坡监测设备无法有效监测各种类型的滑坡，本发明提供了一种能够掌握了解位移变化相对较小的滑坡(如牵引式滑坡、岩质滑坡等)变化情况的方法和装置，该方法和装置是测量滑坡表面倾斜及滑坡主滑方向，能够有效对如牵引式滑坡、岩质滑坡进行有效的定性定量分析。为了解决上述问题，本发明提供一种测量滑坡表面倾斜及滑坡主滑方向的装置，包括倾角传感器，角度传感器和适配加工件，所述适配加工件包括圆筒；所述角度传感器为圆柱形，其主轴上安装有偏心铅摆，所述角度传感器安装在所述圆筒内的上部，用于测量滑坡主滑方向的角度变化；所述倾角传感器为圆柱形，安装在所述圆筒内的底部，用于测量滑坡表面倾斜的角度变化。优选地，上述装置还具有以下特点所述适配加工件还包括锥状实体钢件，所述锥状实体钢件安装在所述圆筒的底部。优选地，上述装置还具有以下特点所述倾角传感器和角度传感器的主体均密封在所述圆筒内，仅引出数据线至所述圆筒外部。优选地，上述装置还具有以下特点所述圆筒包括上部分圆筒、下部分圆筒、上下部分连接件和上密封盖，其中上下部分连接件连接所述上部分圆筒和下部分圆筒，上密封盖安装在上部分圆筒之上。优选地，上述装置还具有以下特点所述倾角传感器对X轴的旋转倾斜进行测量，测量范围为-30° +30°。优选地，上述装置还具有以下特点所述圆筒的管壁上标有X轴的方向。优选地，上述装置还具有以下特点
所述角度传感器为非接触式传感器，其测量范围为-360° +360°。为了解决上述问题，本发明提供一种测量滑坡表面倾斜及滑坡主滑方向的方法，包括步骤1，将所述装置放置于浅层土体40cm下，引出倾角传感器和角度传感器的数据线；步骤2，保持所述装置垂直的情况下，回填所述装置底部的土体，采集记录倾角传感器和角度传感器的初始值；步骤3，将设备完全掩埋，采集记录倾角传感器和角度传感器的数据。优选地，上述方法还具有以下特点在步骤I中，根据所述圆筒的管壁上标有的X轴的方向，将X轴指向预估计的滑坡主滑移方向。本发明通过角度传感器测量滑坡主滑方向，通过滑坡表面倾斜的角度变化，能够对由上而下进行的滑坡类型进行有效监控。另外，本发明的装置造价相对低廉，也无需对斜坡进行深钻孔，操作方便，具有较强的实用价值。
图I是本发明实施例的测量滑坡表面倾斜及滑坡主滑方向的装置示意图，其中I—倾角传感器，2—角度传感器，3—圆筒，4一锥状实体钢件，5—数据线，11—倾角传感器的偏心铅摆，21—角度传感器主轴，22—角度传感器的偏心铅摆，31—上部分圆筒，32—下部分圆筒，33—上下部分连接件，34—上密封盖，35—垂直水准珠。
具体实施例方式下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。针对均匀松散砂岩的斜坡，测量沿斜坡表面的滑动位移对引发坡角失稳是敏感的有效的，而在斜坡表面测量滑坡旋转倾斜则对于监测斜坡上方逐步失稳的趋势是行之有效的办法。如牵引式滑坡，坡脚的变形破坏相对于斜坡上方的变形破坏是明显的，斜坡后缘的变形破坏采用位移监测的方式是不明显的，采用倾角传感器测量表层旋转倾斜是非常有效的办法。滑坡在进行的过程中不仅坡体会产生上下的滑移挫动，在水平方向也会有左右的角度变化(即滑坡滑动方向的改变)。如图I所述，本发明实施例的测量滑坡表面倾斜及滑坡主滑方向的装置包括倾角传感器I，角度传感器2和适配加工件，所述适配加工件包括圆筒3 ;所述角度传感器2为圆柱形，其主轴21上安装有偏心铅摆22，所述角度传感器2安装在所述圆筒内的上部，用于测量滑坡主滑方向的角度变化；所述倾角传感器I为圆柱形，安装在所述圆筒内的底部，用于测量滑坡表面倾斜的角度变化。另外，所述适配加工件还包括锥状实体钢件4，所述锥状实体钢件4安装在所述圆筒3的底部。倾角传感器I采用单向测量，即只对X轴的旋转倾斜进行测量，测量范围为-30° +30°，使用精度为千分之一，倾角传感器制作成圆柱形且在圆柱体上标注传感器的测量轴线，且由于其内部设置有偏心铅摆11，所以有重心旋转功能，即传感器测量的倾斜方向始终与被测滑体的滑动方向一致。角度传感器2为非接触式传感器，其测量范围为-360° +360°，该传感器可实现正反向旋转，测量精度为千分之一，该传感器作用是测量滑坡滑动方向的改变，也将传感器制作成圆柱形，圆柱顶部中心有一个旋转轴(主轴21)且连接铅摆22，角度传感器2外圆尺寸和倾角传感器I的外圆尺寸相同。适配加工件主体为圆管3，圆筒包括上部分圆筒31、下部分圆筒32、上下部分连接件33和上密封盖34，其中上下部分连接件33连接所述上部分圆筒31和下部分圆筒32，上密封盖34安装在上部分圆筒31之上。在上密封盖34上设置有垂直水准珠35，用于在安装时检查安装得是否垂直。将圆柱状的倾角传感器I固定在圆管3底部，在倾角传感器I固定完成后在圆管3底部加装锥状实体钢件4。上部分圆筒31用来安装角度传感器2，角度传感器2在安装前，在角度传感器主轴21上安装铅摆22，由于角度传感器是非接触式传感器，所以传感器主轴21旋转受到的摩擦力几乎为零，当滑移方向改变的时候能够通过铅摆22重力的作用很精确的测量出滑移方向。安装完成角度传感器2后将上部分圆筒31和下部分圆筒32通过上下部分连接件33和上密封盖34密封，角度传感器2和倾角传感器I的数据线5通过一根数据总线从圆管3的中部引出，引出数据线5后将数据线端口密封，保证整个测量装置的封装达到IP68。测量滑坡表面倾斜及滑坡主滑方向的方法包括如下步骤步骤1，将所述装置放置于浅层土体40cm下(约40cm)，引出倾角传感器和角度传感器的数据线；其中，适配加工件圆管3管壁上标有X轴(与倾角传感器X轴相同)，将X轴指向预估计的滑坡主滑移方向；步骤2，保持所述装置垂直的情况下，将数据总线引出，回填所述装置底部的土体，采集记录倾角传感器和角度传感器的初始值，做为以后校对的基本参数；步骤3，将设备完全掩埋，采集记录倾角传感器和角度传感器的数据。滑坡发生滑移的时候，表层土体会出现旋转倾斜，这时候倾角传感器I就能够捕捉到该数据，当滑坡的主要滑移方向改变时，角度传感器的铅摆22在重力的作用下会发生变化，带动角度传感器的主轴21产生选装，从而根据初始数值计算出角度的偏移数据。倾角传感器I的内部设计有与主滑方向同轴线的内部铅摆11，当角度传感器的铅摆22发生改变的同时倾角传感器的内部铅摆11也发生同样的变化，因此倾角传感器I的测量值始终是主滑方向上的倾斜值。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种测量滑坡表面倾斜及滑坡主滑方向的装置，其特征在于，包括倾角传感器，角度传感器和适配加工件，所述适配加工件包括圆筒；所述角度传感器为圆柱形，其主轴上安装有偏心铅摆，所述角度传感器安装在所述圆筒内的上部，用于测量滑坡主滑方向的角度变化；所述倾角传感器为圆柱形，安装在所述圆筒内的底部，用于测量滑坡表面倾斜的角度变化。
2.如权利要求I所述的装置，其特征在于， 所述适配加工件还包括锥状实体钢件，所述锥状实体钢件安装在所述圆筒的底部。
3.如权利要求I或2所述的装置，其特征在于， 所述倾角传感器和角度传感器的主体均密封在所述圆筒内，仅引出数据线至所述圆筒外部。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于， 所述圆筒包括上部分圆筒、下部分圆筒、上下部分连接件和上密封盖，其中上下部分连接件连接所述上部分圆筒和下部分圆筒，上密封盖安装在上部分圆筒之上。
5.如权利要求I所述的装置，其特征在于， 所述倾角传感器对X轴的旋转倾斜进行测量，测量范围为-30° +30°，测量精度为千分之一度。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于， 所述圆筒的管壁上标有X轴的方向。
7.如权利要求I所述的装置，其特征在于， 所述角度传感器为非接触式传感器，其测量范围为-360° +360°。
8.一种使用如权利要求I所述的装置测量滑坡表面倾斜及滑坡主滑方向的方法，其特征在于，包括 步骤1，将所述装置放置于浅层土体40cm下，引出倾角传感器和角度传感器的数据线；步骤2，保持所述装置垂直的情况下，回填所述装置底部的土体，采集记录倾角传感器和角度传感器的初始值； 步骤3，将设备完全掩埋，采集记录倾角传感器和角度传感器的数据。
9.如权利要求I所述的方法，其特征在于， 在步骤I中，根据所述圆筒的管壁上标有的X轴的方向，将X轴指向预估计的滑坡主滑移方向。
全文摘要
本发明公开一种测量滑坡表面倾斜及滑坡主滑方向的方法和装置，其中，所述装置包括倾角传感器，角度传感器和适配加工件，所述适配加工件包括圆筒；所述角度传感器为圆柱形，其主轴上安装有偏心铅摆，所述角度传感器安装在所述圆筒内的上部，用于测量滑坡主滑方向的角度变化；所述倾角传感器为圆柱形，安装在所述圆筒内的底部，用于测量滑坡表面倾斜的角度变化。本发明通过角度传感器测量滑坡主滑方向，通过滑坡表面倾斜的角度变化，能够对一些类型的滑坡(如牵引式滑坡、岩质滑坡)，进行有效监控。另外，本发明的装置造价相对低廉，也无需对斜坡进行深钻孔，操作方便，具有较强的实用价值。
文档编号G01P13/02GK102980559SQ201210461608
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者侯岳峰, 李世海, 刘晓宇, 范永波, 孟达, 吕祥锋, 李吉庆 申请人:中国科学院力学研究所