一种基于高密度电法技术的岩体完整性实时监测装置及方法与流程

本发明涉及岩石监测分析技术领域，特别是一种基于高密度电法技术的岩体完整性实时监测装置及方法。

背景技术：

岩体质量的好与坏是影响自然边坡稳定性的关键因素，自然岩体受水、温度、酸碱性等作用影响下会出现两方面的劣化，第一是岩石自身材料发生劣化，第二是岩石中出现新生裂缝。自2003年三峡水库蓄水以来，库岸岩体在库水位涨落条件下，常年处于“饱和浸水-风干暴晒”的干湿循环的特殊工况，库岸岩体的物理力学强度必然降低，且速率较快。随时间的推移，库岸岩体劣化急剧，发育生成大量不稳定斜坡或地势陡峭的危岩体，将构成严重地质灾害，于是，针对库岸岩体的完整性进行实时监测有着重要的意义，为库区灾害点的破坏机理得到更深入的认识，且为防灾减灾提供了强有力的科技支撑。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本发明创新性的提出了一种基于高密度电法技术的岩体完整性实时监测装置及方法，通过此装置及方法可以用于库岸岩体完整性的实时监测，克服了人工现场采集带来的成本，具有结构简单，可在复杂天气中进行采集，便于收集数据，降低了原先人工采集造成的误差，为库区灾害点的破坏机理得到更深入的认识，且为防灾减灾提供了强有力的科技支撑。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种基于高密度电法技术的岩体完整性实时监测装置，它包括加工在岩体上的多个钻孔，位于钻孔的中间部位固定有支撑构件，所述支撑构件的顶部固定有数据采集箱，所述数据采集箱上安装有无线传输装置，所述无线传输装置通过无线或有线通讯方式与室内工作站相连；所述数据采集箱上连接信号电缆，所述信号电缆的另一端深入到钻孔的内部，在位于两个钻孔内部的信号电缆上分别等间距安装有电信号发生器和电信号接受器。

所述钻孔布设在库区库岸岩体上，其地下水作充当信号线耦合剂。

所述支撑构件包括直立杆件，在直立杆件的顶部支撑有悬臂杆件，在悬臂杆件的末端安装有滑轮；所述信号电缆绕过滑轮。

所述数据采集箱和无线传输装置都与太阳能电池组相连并提供电能。

所述无线电传输装置采用gprs或cdma无线公用网络与室内工作站进行数据传输，实现远程无线数据采集和监控。

任意一项所述一种基于高密度电法技术的岩体完整性实时监测装置的监测方法，其特征是它包括如下步骤：

步骤1，固定支撑构件，将支撑构件安装至已有的钻孔之间，并稳定加固；

步骤2，放置信号电缆，两组信号电缆下放至钻孔内，穿过支撑构件的滑轮并连接数据采集箱；

步骤3，调试，设置数据采集箱的采集频率；

步骤4，采集，数据采集箱根据采集频率进行常规采集；

步骤5，传输，通过无线传输装置将数据传回室内工作站；

步骤6，对比分析，对多期数据进行比对分析，量化岩体劣化规律；

步骤7，上述步骤中，重复s4~s6。

所述步骤3中数据采集箱的采集频率为1次/天。

所述步骤3中具体采集方法，数据采集箱通过无线传输装置接到指令进行采集任务，每根信号电缆上有i个电信号发生器和电信号接受器，钻孔最底部的a1号电信号发生器施放电压，电流穿过孔间岩体，直至另一钻孔中最底部的b1号电信号接受器接收来自a1的电流，由此得到孔间岩体的电阻率，由此，可判定该部位岩体的完整性；在此次采集过程中其余电信号发生器和电信号接受器处于非工作状态，待a1与b1完成采集后，依次进行a2-b2、a3-b3和a4-b4…的采集工作，直至孔口ai和bi完成采集任务。

所述电信号发生器和电信号接受器采用等间距布置的方式安装在信号电缆上，其间隔长度为8-12cm。

本发明有如下有益效果：

1、本发明克服了人工现场采集带来的成本，具有结构简单，可在复杂天气中进行采集，便于收集数据，降低了原先人工采集造成的误差。更为准确的获取数据。有利于库岸岩体劣化规律的研究和分析。

2、通过采用上述的结构的支撑构件能够对整个检测系统进行有效的支撑，进而方便采集系统的布置。

3、通过上述的无线传输装置能够通过无线通讯的方式将数据采集箱采集到的电信号传输到远程室内工作站。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的主视示意图。

图3为图2的俯视示意图。

图4为本发明钻孔内部电信号发生器的结构示意图。

图5为本发明钻孔内部电信号接受器的结构示意图。

图6为本发明支撑构件连接的结构示意图。

图7为本信号采集装置所采集的孔间岩体的电阻数据。

图中：钻孔1、信号电缆2、支撑构件3、数据采集箱4、无线传输装置5、悬臂杆件6、直立杆件7、滑轮8、电信号发生器9、电信号接受器10。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

参见图1-7，一种基于高密度电法技术的岩体完整性实时监测装置，它包括加工在岩体上的多个钻孔1，位于钻孔1的中间部位固定有支撑构件3，所述支撑构件3的顶部固定有数据采集箱4，所述数据采集箱4上安装有无线传输装置5，所述无线传输装置5通过无线或有线通讯方式与室内工作站相连；所述数据采集箱4上连接信号电缆2，所述信号电缆2的另一端深入到钻孔1的内部，在位于两个钻孔1内部的信号电缆2上分别等间距安装有电信号发生器9和电信号接受器10。通过上述的监测装置，能够对岩体进行智能化全自动采集，并通过多次重复采集，针对多期数据进行对比分析，有利于库岸岩体劣化规律的研究和分析。

此外本发明克服了人工现场采集带来的成本，具有结构简单，可在复杂天气中进行采集，便于收集数据，降低了原先人工采集造成的误差。

进一步的，所述钻孔1布设在库区库岸岩体上，其地下水作充当信号线耦合剂。通过将地下水作为信号线耦合剂简化了监测系统。

进一步的，所述支撑构件3包括直立杆件7，在直立杆件7的顶部支撑有悬臂杆件6，在悬臂杆件6的末端安装有滑轮8；所述信号电缆2绕过滑轮8。通过支撑构件3能够对整个装置进行支撑。

进一步的，所述数据采集箱4和无线传输装置5都与太阳能电池组相连并提供电能。进而解决了电能供应的问题。

进一步的，所述无线电传输装置5采用gprs或cdma无线公用网络与室内工作站进行数据传输，实现远程无线数据采集和监控。在使用时，通过数据采集箱4按照预设要求进行数据采集，并将采集到的信号通过无线电传输装置5传输到远程室内工作站。

同时，室内工作站可以利用internet互联网通过无线传输装置5对数据采集箱4进行参数设置，设置采集频率。

实施例2：

任意一项所述一种基于高密度电法技术的岩体完整性实时监测装置的监测方法，其特征是它包括如下步骤：

步骤1，固定支撑构件3，将支撑构件3安装至已有的钻孔1之间，并稳定加固；

步骤2，放置信号电缆2，两组信号电缆2下放至钻孔1内，穿过支撑构件3的滑轮8并连接数据采集箱4；

步骤3，调试，设置数据采集箱4的采集频率；

步骤4，采集，数据采集箱4根据采集频率进行常规采集；

步骤5，传输，通过无线传输装置5将数据传回室内工作站；

步骤6，对比分析，对多期数据进行比对分析，量化岩体劣化规律；

步骤7，上述步骤中，重复s4~s6。

进一步的，所述步骤3中数据采集箱4的采集频率为1次/天。

进一步的，所述步骤3中具体采集方法，数据采集箱4通过无线传输装置5接到指令进行采集任务，每根信号电缆2上有i个电信号发生器9和电信号接受器10，钻孔最底部的a1号电信号发生器9施放电压，电流穿过孔间岩体，直至另一钻孔中最底部的b1号电信号接受器10接收来自a1的电流，由此得到孔间岩体的电阻率，由此，可判定该部位岩体的完整性；在此次采集过程中其余电信号发生器9和电信号接受器10处于非工作状态，待a1与b1完成采集后，依次进行a2-b2、a3-b3和a4-b4…的采集工作，直至孔口ai和bi完成采集任务。

进一步的，所述电信号发生器9和电信号接受器10采用等间距布置的方式安装在信号电缆2上，其间隔长度为8-12cm。

进一步，优选的所述电信号发生器9和电信号接受器10在信号电缆2上的间隔距离为10cm。