一种边坡倾斜分级预警装置的制作方法

本实用新型涉及一种预警装置，特别涉及一种边坡倾斜分级预警装置。

背景技术：

我国是一个多山多人口的国家，土地及矿产资源紧张。当前我国建筑业、交通运输业等基础设施快速发展，势必进行各类地表的岩土工程活动，不可避免地形成大量的边坡。尽管采取了多种的加固措施，边坡的稳定状态受降雨、振动等作用而发生变化，边坡垮塌及滑坡在我国屡见发生，严重威胁着国家及人民的生命财产安全。边坡监测作为一种掌握边坡稳定状态变化的方法，对边坡垮塌及滑坡灾害起到预测作用，已有很多通过边坡监测预测滑坡的成功案例。

现有的边坡监测手段主要是基于位移的，如全站仪监测、深部位移监测及GPS自动化监测等，这些手段在滑坡的预测中取得了很好的应用效果。然而，基于位移的监测，由于基准坐标系自由度较多，每次测量都需要从稳定的基准点引入测量坐标系，导致成本过高，目前仅在重点工程得到应用，这限制了其应用范围。而基于地表倾斜的监测方法，仅需监测边坡上各点倾角的变化即可在一定程度上反应边坡的变形状态，从而实现边坡的监测预警。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，提供一种边坡倾斜分级预警装置。本实用新型能够对边坡/滑坡的地表倾斜进行实时监测，且能初步分析、判断出边/滑坡变形的状态及稳定状态，为进一步滑坡的监测及加固方案提供依据，本实用新型结构简单，不容易损害，而且成本低，可以大面积的铺设，特别适用于边/滑坡变形的普查监测。

本实用新型的技术方案：一种边坡倾斜分级预警装置，包括金属筒，金属筒内由上至下依次悬垂有一个以上金属球，相邻两金属球间经电阻丝连接，处于最顶端的金属球经悬垂电阻丝与导线Ⅰ连接，所述的金属筒与导线Ⅱ连接。

前述的边坡倾斜分级预警装置中，所述的金属筒外设置绝缘壳。

前述的边坡倾斜分级预警装置中，所述的绝缘壳与基座连接。

前述的边坡倾斜分级预警装置中，所述的基座上还设有水准器。

前述的边坡倾斜分级预警装置中，所述的基座上还设有调平旋钮。

前述的边坡倾斜分级预警装置的使用方法：将金属筒平置于边坡后固定；边坡发生倾斜时，根据边坡倾斜程度，一个或多个金属球与金属筒接触，进而得到一个或多个导线Ⅰ和导线Ⅱ间的电阻值；一个所述的电阻值对应一个倾斜角度，以此实现边坡倾斜分级预警。

与现有技术相比，本实用新型在金属筒内由上至下依次悬垂有一个以上金属球，相邻两金属球间经电阻丝连接，处于最顶端的金属球经悬垂电阻丝与导线Ⅰ连接，所述的金属筒与导线Ⅱ连接；通过上述结构，边坡发生偏移时，偏移角度不同，会致使不同数量的金属球接触金属筒，进而得到多个导线Ⅰ、Ⅱ间的电阻值，一个电阻值又对应一个偏移角度，以此实现对边坡倾斜的多级预警，方便工程人员根据预警等级的不同，对边坡采取不同的处置措施，避免工程浪费，并保障国家和人民的生命财产安全。而设置有调平旋钮方便将装置调整成水平状态，而设置有水准器可以方便观察装置是否处于水平；使得使用更加方便。

本实用新型设计巧妙，能够对坡体的变形、滑坡进行实时监测，且能初步分析、判断出边/滑坡变形的状态及稳定状态，为进一步滑坡的监测及加固方案提供依据，该设备结构简单，不容易损害，而且成本较低，可以大面积的铺设，特别适用于边/滑坡变形的普查监测。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是边坡为偏移时金属筒与金属球的位置示意图；

图3是一级预警时金属筒与金属球的位置示意图；

图4是二级预警时金属筒与金属球的位置示意图；

图5是三级预警时金属筒与金属球的位置示意图。

附图中的标记为：1-金属筒，2-金属球，21-金属球Ⅰ，22-金属球Ⅱ，23-金属球Ⅲ，3-电阻丝，31-电阻丝Ⅰ，32-电阻丝Ⅱ，4-悬垂电阻丝，5-导线Ⅰ，6-导线Ⅱ，7-绝缘壳，8-基座，9-水准器，10-调平旋钮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。

实施例。一种边坡倾斜分级预警装置，包括金属筒1，金属筒1内由上至下依次悬垂有一个以上金属球2，相邻两金属球2间经电阻丝3连接，处于最顶端的金属球2经悬垂电阻丝4与导线Ⅰ5连接，所述的金属筒1与导线Ⅱ6连接。所述的边坡倾斜分级预警装置的使用方法：将金属筒1平置于边坡后固定；边坡发生倾斜时，根据边坡倾斜程度，一个或多个金属球2与金属筒1接触，进而得到一个或多个导线Ⅰ5和导线Ⅱ6间的电阻值；一个所述的电阻值对应一个倾斜角度，以此实现边坡倾斜分级预警。

具体地，以悬垂三个金属球2为例(如图1或2所示)，所述的边坡倾斜分级预警装置，构成如图1所示，金属筒1内由上至下依次悬垂有金属球Ⅲ23、金属球Ⅱ22和金属球Ⅰ21，金属球Ⅰ21和金属球Ⅱ22间经电阻丝Ⅰ31连接，金属球Ⅱ22和金属球Ⅲ23间经电阻丝Ⅱ32连接，金属球Ⅲ23还与悬垂电阻丝4连接。所述的边坡倾斜分级预警装置的使用方法：将金属筒1平置于边坡后固定；边坡发生倾斜时，根据边坡倾斜程度，会发生三种情况：金属球Ⅰ21与金属筒1接触，金属球Ⅰ、Ⅱ同时与金属筒1接触，金属球Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ同时与金属筒1接触；上述的三种情况得到三个不同的导线Ⅰ、Ⅱ6间的电阻值，一个所述的电阻值对应一个倾斜角度，以此实现边坡倾斜分级预警。具体地，

仅有金属球Ⅰ21：与金属筒1接触时(如图3所示)，导线Ⅰ、Ⅱ6间的电阻值为电阻丝Ⅰ31、电阻丝Ⅱ32和悬垂电阻丝4的电阻值之和。此时的倾斜角度θ1为金属筒1轴线与竖直轴的夹角，如图3所示；其中，θ1为一级预警倾斜角度，R为金属筒1内筒半径，r为金属球2半径，l1、l2、l3为电阻丝Ⅰ31、电阻丝Ⅱ32和悬垂电阻丝4的长度。

金属球Ⅰ、Ⅱ同时与金属筒1接触时(如图4所示)，导线Ⅰ、Ⅱ6间的电阻值为电阻丝Ⅱ32和悬垂电阻丝4的电阻值之和(此时电阻丝Ⅰ31被金属筒1的筒壁短路)。此时的倾斜角度θ2即二级预警倾斜角度的推导如下：

对金属球Ⅱ22有平衡方程T2为l2的张力，θ2为金属筒1轴线与竖直轴的夹角，θ22为金属筒1轴线与l2的夹角，θ23为金属筒1轴线与l3的夹角：

其中m为金属球Ⅰ21质量，km为金属球Ⅱ22质量，nm为金属球Ⅲ23质量；对金属球Ⅲ23有平衡方程T2为l2的张力，T3为l3的张力，θ2为金属筒1轴线与竖直轴的夹角，θ22为金属筒1轴线与l2的夹角，θ23为金属筒1轴线与l3的夹角：

几何方程为：

l2sinθ22+l3sinθ23＝R-r (c)

将上述平衡方程分别消去T2和T3，加上几何方程，得如下方程组：

通过求解式d的3个方程，可以解出3个未知量，从而求出θ2。

金属球Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ同时与金属筒1接触时(如图5所示)，导线Ⅰ、Ⅱ6间的电阻值为悬垂电阻丝4的电阻值。此时的倾斜角度θ3即三级预警倾斜角度的推导如下：

平衡方程为T3为l3的张力，θ3为金属筒1轴线与竖直轴的夹角，θ23为金属筒1轴线与l3的夹角：

几何方程为：

推得：

解得：

通过给定设计参数：角度θ1，θ2，θ3，R-r，根据这些信息依次求出l1+l2+l3、l3、l2。当取k＝2，n＝4时有下表：

如果取θ1＝2°，θ2＝4°，θ3＝6°，R-r＝4mm，k＝2，n＝4时，由上表有l1+l2+l3＝114.6mm、l3＝22.1mm、l2＝57.49mm。

前述的金属筒1外设置绝缘壳7。

前述的绝缘壳7与基座8连接。

前述的基座8上还设有水准器9。

前述的基座8上还设有调平旋钮10。