一种包气带土体塌陷超前预报方法及系统与流程

本发明涉及一种岩溶塌陷超前预报方法及系统，特别是一种包气带土体塌陷超前预报方法及系统。

背景技术：

包气带土体塌陷是我国岩溶区常见的地质灾害，但对于塌陷灾害的超前预报并未有较好的技术方法。当前，土体塌陷灾害监测预警的常用方法为：（1）通过观察建筑物、地面等裂隙特征及其变化情况，推测土体塌陷发生的可能性；（2）利用先进的测量监测技术，监测地表变形，分析土体塌陷的可能性；（3）通过监测岩溶管道裂隙水气压力的变化，推测土体塌陷是否具有发生的可能性。这些技术主要监测土体塌陷的发生条件及病害迹象，并定性判断塌陷的可能性，导致这些技术方法较难实现塌陷的超前预报。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种包气带土体塌陷超前预报方法及系统。本发明的方法及系统能够实现土体塌陷的超前预警，预警高效及时，且预警精确。

本发明的技术方案：一种包气带土体塌陷超前预报方法，包括如下步骤：

a.在包气带所处场地打2个孔，记为1号孔和2号孔，其中1号孔延伸至可溶性岩层和土体层的交界面处，2号孔延伸至可溶性岩层内的地下水位以下；

b.自交界面开始，自下而上向1号孔内预埋多个土体含水率传感器，同时，在2号孔的底部设置地下水位传感器，并将土体含水率传感器和地下水位传感器连接在数据接收器上，数据接收器上设置数据传输器，数据传输器连接数据处理器，数据处理器上连接报警器；

c.在数据处理器中预先输入土体含水率传感器所处位置高程，自下而上依次为h1、h2…hx，同时根据常规方法测量土体层的塌陷临界含水率wc，并将wc输入数据处理器；

d.地下水位传感器时时监测到地下水位高程hy，每个土体含水率传感器时时监测所在位置土体的含水率wm，m=1~x，并将数据传输给数据接收器，再由数据传输器传输给数据处理器进行分析处理；

e.当hy≥hm，m=1~x，且wm＜wc时，表示hm处发生塌陷，数据处理器发出报警信号，并有报警器发出报警。

前述的包气带土体塌陷超前预报方法，所述数据处理器还连接有显示装置，当发出报警信号时，同时显示塌陷位置hm。

一种实现前述包气带土体塌陷超前预报方法的系统，包括有自可溶性岩层和土体层的交界面开始，自下而上预埋的多个土体含水率传感器，和设于可溶性岩层内的地下水位以下的地下水位传感器，土体含水率传感器和地下水位传感器分别连接在数据接收器上，数据接收器连接有数据传输器，数据传输器连接有数据处理器，数据处理器连接有报警器。

前述的实现包气带土体塌陷超前预报方法的系统，相邻所述土体含水率传感器之间的间距为20-40cm。

前述的实现包气带土体塌陷超前预报方法的系统，相邻所述土体含水率传感器之间的间距为30cm。

前述的实现包气带土体塌陷超前预报方法的系统，所述数据传输器和数据处理器经有线或者无线连接。

前述的实现包气带土体塌陷超前预报方法的系统，所述报警器为灯光报警器或者声音报警器，或者灯光报警器与声音报警器同时存在。

前述的实现包气带土体塌陷超前预报方法的系统，所述报警器设置在监控室，或者设置在预警现场，或者在监控室和预警现场同时安装。

本发明的有益效果

1、本发明通过以监测到的土体中的含水率和地下水位为依据，通过判断监测到的数据是否同时满足以上两个条件而得出是否有塌陷的可能的结论，由于监测的数据是地下土体的时时变化数据，因此，能够在地表看不出变化的情况下，实现预警，从而实现超前预警。

2、本发明方法和系统监测的数据在传输给处理器处理后能够及时发出预警，具有预警高效及时的优点。

3、本发明总共监测两组数据，只有当两组数据同时满足要求时，才能够发出警报，具有预警精确的优点。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图；

附图标记说明：1-交界面，2-可溶性岩层，3-土体层，4-土体含水率传感器，5-地下水位传感器，6-数据接收器，7-数据传输器，8-数据处理器，9-报警器。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

本发明的实施例

实施例：一种包气带土体塌陷超前预报系统，如图1所示，包括有自可溶性岩层2和土体层3的交界面1开始，自下而上预埋的多个土体含水率传感器4（型号为ms10），和设于可溶性岩层2内的地下水位以下的地下水位传感器5（型号为hero在线版），土体含水率传感器4和地下水位传感器5分别连接在数据接收器6上，数据接收器6连接有数据传输器7，数据传输器7连接有数据处理器8，数据处理器8连接有报警器9。

相邻所述土体含水率传感器4之间的间距为20-40cm优选为30cm。

所述数据传输器7和数据处理器8经有线或者无线连接。

所述报警器9为灯光报警器或者声音报警器，或者灯光报警器与声音报警器同时存在。

所述报警器9设置在监控室，或者设置在预警现场，或者在监控室和预警现场同时安装。

上述系统具体的实施方法是：

a.在包气带所处场地打2个孔，记为1号孔和2号孔，其中1号孔延伸至可溶性岩层2和土体层3的交界面1处，2号孔延伸至可溶性岩层2内的地下水位以下；

b.自交界面1开始，自下而上向1号孔内预埋多个土体含水率传感器4，同时，在2号孔的底部设置地下水位传感器5，并将土体含水率传感器4和地下水位传感器5连接在数据接收器6上，数据接收器6上设置数据传输器7，数据传输器7连接数据处理器8，数据处理器8上连接报警器9；

c.在数据处理器8中预先输入土体含水率传感器4所处位置高程，自下而上依次为h1、h2…hx，同时根据常规方法测量土体层3的塌陷临界含水率wc，并将wc输入数据处理器8；

d.地下水位传感器5时时监测到地下水位高程hy，每个土体含水率传感器4时时监测所在位置土体的含水率wm，m=1~x，并将数据传输给数据接收器6，再由数据传输器7传输给数据处理器8进行分析处理；

e.当hy≥hm，m=1~x，且wm＜wc时，表示hm处发生塌陷，数据处理器8发出报警信号，并有报警器9发出报警。

所述数据处理器8还连接有显示装置，当发出报警信号时，同时显示塌陷位置高程hm。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种包气带土体塌陷超前预报方法及系统，系统包括有自可溶性岩层和土体层的交界面开始，自下而上预埋的多个土体含水率传感器，和设于可溶性岩层内的地下水位以下的地下水位传感器，土体含水率传感器和地下水位传感器分别连接在数据接收器上，数据接收器连接有数据传输器，数据传输器连接有数据处理器，数据处理器连接有报警器。本发明的方法及系统能够实现土体塌陷的超前预警，预警高效及时，且预警精确。

技术研发人员：姜伏伟;宋海军
受保护的技术使用者：贵州理工学院
技术研发日：2019.03.15
技术公布日：2019.06.14