一种基于声波原理的大型坡体检测装置及其检测方法与流程

本发明涉及实时监测大型坡体发生滑坡的技术领域，特别涉及一种基于声波原理的大型坡体检测装置及其检测方法。

背景技术：

大型坡体滑坡是我国最为常见的地质灾害或工程事故，滑坡实时监测已成为防止灾害和工程事故的重要手段。常规的监测方法主要是对坡体位移进行监测，由于大型坡体区域大、范围广，常规监测手段往往受到监测技术的限制，难以及时获得滑坡体临滑前期的先兆信息，进而不能很好的达到预警效果，更不能即时估算出滑坡的规模及大致危害程度。

随着传感器的广泛应用，基于声波的滑坡监测技术已有发展，目前的技术主要是利用压力场声波传感器接收滑坡体临滑时岩石断裂和摩擦产生的声波，然后通过对采集到的声波信息进行分析，进而达到对大型坡体进行实时监测的目的。但目前的技术及方法存在以下几种不足：①较适用于滑坡产生时能够产生声波的岩质坡体，但对于土质坡体或者是上覆厚土层的岩质坡体，利用该方法对声波的采集和分析就可能存在问题。②没有明确声波感应器的布置方法，所采集声波的可信度有待提高。③不能及时的计算出滑坡的规模，也不能即时预估滑坡的危害程度。

技术实现要素：

针对现有利用压力场声波传感器接收滑坡体临滑时岩石断裂和摩擦产生的声波对大型坡体进行实时监测技术存在的问题，本发明提出了一种基于声波原理的大型坡体检测装置及其检测方法，可以实时监测大型坡体滑坡启动的前期征兆，明确声波感应器的布置方式，提高声波信息的可靠性和有效性，准确判断滑移面的位置，即时估算大型坡体产生滑坡的规模，进而预估滑坡所造成的损失和危害。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种基于声波原理的大型坡体检测装置，包括多个测管，声波采集单元及声波分析单元，其中，所述多个测管分别设置于大型坡体的多个钻孔内，所述测管包括圆形管材，所述圆形管材外表面设置凹槽，所述凹槽内等间距布置声波感应器及电线，所述圆形管材内部装满直径大小相同且表面摩擦系数相同的硬质小球；所述声波采集单元，通过电线与所述声波感应器连接；所述声波分析单元，分析所述声波感应器感应到的并通过所述声波采集单元采集并传输得到的声波。

优选的，在上述的基于声波原理的大型坡体检测装置中，所述多个钻孔均匀分布于所述大型坡体上。

优选的，在上述的基于声波原理的大型坡体检测装置中，所述钻孔垂直设置于所述大型坡体上。

优选的，在上述的基于声波原理的大型坡体检测装置中，所述测管与所述钻孔之间设置有黏土颗粒。

优选的，在上述的基于声波原理的大型坡体检测装置中，所述声波采集单元包括无线信号发射单元及无线信号接收单元，所述无线信号发射单元通过所述电线与所述声波感应器连接，发送所述声波感应器感应到的所述声波并发送出去，所述无线信号接收单元接收所述无线信号发射单元发送的所述声波。

优选的，在上述的基于声波原理的大型坡体检测装置中，所述声波分析单元为电脑。

本发明还公开了一种基于声波原理的大型坡体检测装置的检测方法，包括如下步骤：

步骤1，所述声波感应器感应所述大型坡体滑移面位置的测管的硬质小球因滑动摩擦而产生的声波；

步骤2，所述声波采集单元采集并传输所述声波感应器感应到的所述声波；

步骤3，所述声波分析单元根据所述声波的幅度、频率、能量信息分析出滑移面的具体位置。

优选的，在上述的基于声波原理的大型坡体检测装置的检测方法中，所述步骤3还包括通过对多个测管的所述声波的分析计算滑坡规模的步骤。

上述技术方案中，由直径大小相同、表面摩擦系数相同的硬质小球产生的声波特征相似，便于数据分析；根据声波的能量特征可判断坡体滑动的初始、发展以及形成的不同阶段；根据声波产生的位置，可判断出坡体滑移面的位置；根据滑移面位置可估算滑坡的规模。

附图说明

图1为本发明的大型坡体边坡测点分布示意图；

图2为本发明的大型坡体边坡测点剖面图；

图3为本发明的大型坡体检测装置；

图中：

1-测管

2-圆形管材

3-硬质小球

4-声波感应器

5-黏土颗粒

6-无线信号发射单元

7-无线信号接收单元

8-声波分析单元

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的基于声波原理的大型坡体检测装置及其检测方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参阅图1至图3，本实施例公开了一种基于声波原理的大型坡体检测装置包括多个测管1，声波采集单元及声波分析单元8，其中，所述多个测管1分别设置于大型坡体的多个钻孔内，所述测管1包括圆形管材2，所述圆形管材2外表面设置凹槽，所述凹槽内等间距布置声波感应器4及电线，所述圆形管材2内部装满直径大小相同且表面摩擦系数相同的硬质小球3；所述声波采集单元8，通过电线与所述声波感应器4连接；所述声波分析单元8，分析所述声波感应器4感应到的并通过所述声波采集单元采集并传输得到的声波。

如此设计，当坡体发生相对位移时，处于滑移面位置的所述硬质小球3将会因滑动摩擦而产生声波，声波通过所述声波感应器4传输到声波采集单元，声波信息经过所述无线信号发射单元6和所述无线信号接收单元7传输到所述声波分析单元8，通过研究声波的幅度、频率、能量等信息分析出滑移面的具体位置，通过对多个所述测管1的分析即可算出滑坡的大致规模，根据周围状况进而可预估滑坡所造成的损失。

其中，所述圆形管材2内部装满直径大小相同且表面摩擦系数相同的硬质小球3以产生特征相似的声波，便于数据分析。

优选的，在上述的基于声波原理的大型坡体检测装置中，所述多个钻孔均匀分布于所述大型坡体上。

可根据地质条件于大型坡体合适的位置设置钻孔，均匀分布钻孔可更好的获得所述大型坡体各部分的相对位移数据。

优选的，在上述的基于声波原理的大型坡体检测装置中，所述钻孔垂直设置于所述大型坡体上。

优选的，在上述的基于声波原理的大型坡体检测装置中，所述测管与所述钻孔之间设置有黏土颗粒5。如此设计，使得所述测管1更好的固定在所述钻孔内。

优选的，在上述的基于声波原理的大型坡体检测装置中，所述声波采集单元包括无线信号发射单元6及无线信号接收单元7，所述无线信号发射单元6通过所述电线与所述声波感应器4连接，发送所述声波感应器感4应到的所述声波并发送出去，所述无线信号接收单元7接收所述无线信号发射单元6发送的所述声波。

优选的，在上述的基于声波原理的大型坡体检测装置中，所述声波分析单元8为电脑。

本实施例还公开了一种如上所述的基于声波原理的大型坡体检测装置的检测方法，包括如下步骤：

步骤1，所述声波感应器4感应所述大型坡体滑移面位置的测管的硬质小球3因滑动摩擦而产生的声波；

步骤2，所述声波采集单元采集并传输所述声波感应器4感应到的所述声波；

步骤3，所述声波分析单元8根据所述声波的幅度、频率、能量信息分析出滑移面的具体位置。

优选的，在上述的基于声波原理的大型坡体检测装置的检测方法中，所述步骤3还包括通过对多个测管1的所述声波的分析计算滑坡规模的步骤。

本发明公开的上述技术方案，可以实时监测大型坡体滑坡启动的前期征兆，明确声波感应器的布置方式，提高声波信息的可靠性和有效性，准确判断滑移面的位置，即时估算大型坡体产生滑坡的规模，进而预估滑坡所造成的损失和危害。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。