一种大型岩质边坡变形精密监测预警装置的制作方法

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本实用新型涉及一种大型岩质边坡变形精密监测预警装置，属于地质灾害监测预警设备技术领域。


背景技术：

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随着经济建设的快速发展，在山区公路建设过程中，不可避免的会遇到大型岩质边坡，由于岩质边坡自身结构复杂，植被附着难度大，导致坡面大量基岩裸露，极易发生变形、崩塌、落石、滑坡等地质灾害问题，严重威胁公路的运营安全和人员生命安全。因此，对岩质边坡诱发的地质灾害及时预警，并提前做好应对措施是非常有必要的
[0003]
岩质边坡的整治面积广、工程造价高，并且监测难度大，为了及时发现岩质边坡失稳引发的灾害，需要对岩质边坡稳定性进行全方位的监测预警研究，而智能化和自动化快速发展的今天，边坡监测装置层出不穷，可供选择的自动化监测装置很多，如三维激光扫描仪、测量机器人、gps法等。岩质边坡失稳是先从内部岩石破裂开始，但成三维激光扫描仪主要监测岩质边坡表面变形信息，再逐渐反映到内部岩层，坡面变形无法从岩质边坡表面和内部同时判断边坡稳定性；测量机器人成本大多昂贵，难以广泛推广应用；而gps法的接受信号易受监测地区地形条件的影响，测量精度低，难以实现全天候的监测。


技术实现要素：

[0004]
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种大型岩质边坡变形精密监测预警装置，可以克服现有技术的不足。
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本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
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一种大型岩质边坡变形精密监测预警装置，包括包括布设在岩质边坡上的多个监测点，其中每个监测点均设有监测单元及与之信号连接的数据传输预警装置；所述监测单元、数据传输预警装置与供电装置电连接；所述监测单元为用于感应不同岩层之间的变形位移的传感器感应装置，所述传感器感应装置为至少三个设置的拉线位移计及与之配合使用的倾角传感器。
[0007]
在前述岩质边坡坡面设有安装孔，在安装孔上方对应设有安装架，所述安装架为两层设置，拉线位移计固连在第一层安装架上，倾角传感器固定在第二层安装架上；在安装孔内设有感应线，所述感应线一端固连在安装孔孔底，另一端与拉线位移计相连。
[0008]
前述安装架为上下两层且与坡面平行设置的钢片梁，在两层钢片梁的两端设有相对应的通孔，采用一号固定杆依次穿过两层钢片梁的通孔，使二者固连在坡面上；所述拉线位移计通过螺栓固连在第一层钢片梁上，倾角传感器通过螺栓固定在第二层钢片梁上。
[0009]
相对于前述每个监测单元，在岩质边坡上至少设置三个安装孔，每个安装孔均垂直于岩层层面，孔径为20mm~30mm；且相邻安装孔的间距为10~20cm，其中一号孔穿入稳定岩层20~30cm，二号孔穿入欠稳定岩层的2/3，三号孔穿入欠稳定岩层的1/3。
[0010]
在前述安装孔孔底设有固定钢筋，安装孔内设有内套管，在安装孔内填充浆液使
内套管及固定钢筋固连在安装孔内；所述感应线穿装在内套管内，并且通过固定环固定在固定钢筋上。
[0011]
前述拉线位移计的拉线与内套管、感应线的中心对齐，并且所述拉线位移计的拉线与感应线为预拉伸连接，使拉线位移计的负变形值设为最大正变形值的1/3~1/2；所述拉线位移计感应到岩层变形的精度不大于2mm，量程为50cm~100cm。
[0012]
在前述传感器感应装置外部设有保护箱，所述保护箱通过二号固定杆固定在坡面上，在保护箱顶面设有箱门，在箱门上设有拉手。
[0013]
前述数据传输预警装置包括通过基座固连在坡面上的立杆，在立杆上设有机箱，在机箱内设有电池和采集模块，在机箱外顶面上设有报警器，所述采集模块、报警器与电池电连接，而电池与供电装置相连。
[0014]
前述供电装置为太阳能电池板，所述太阳能电池板固连在立杆顶端。
[0015]
与现有技术比较，本实用新型公开了一种大型岩质边坡变形精密监测预警装置，其包括布设在岩质边坡上的多个监测点，其中每个监测点均设有监测单元及与之信号连接的数据传输预警装置；所述监测单元、数据传输预警装置与供电装置电连接；所述监测单元为用于感应不同岩层之间的变形位移的传感器感应装置，通过传感器感应装置直接采集边坡内岩层的变形信息，进而可以精准判断边坡稳定性；所述传感器感应装置为至少三个设置的拉线位移计及与之配合使用的倾角传感器，通过倾角传感器与拉线位移计相互校核，保证其采集数据的可靠性。
[0016]
本实用新型的有益效果是：
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本实用新型实施简单、成本低廉，安装便捷，便于广泛布设，使用时可以根据实际工程的需要，在大型岩质边坡上分布多个监测点，每个监测点进行单独监测，数据采集精度高，抗干扰性小，可靠性和耐久性好，具有良好的经济性和推广性。
[0018]
本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
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为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：
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图1为本实用新型的结构示意图。
[0021]
图2是图1中监测单元结构示意图。
[0022]
图3是监测单元的立体结构示意图。
[0023]
图4是拉线位移计的安装结构示意图。
[0024]
图5是图4中拉线位移计的安装结构示意图。
[0025]
图6是保护箱的安装结构示意图。
[0026]
图7是数据传输预警装置的结构示意图。
具体实施方式
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以下将参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。
[0028]
如图1~图7所示，一种大型岩质边坡变形精密监测预警装置，包括布设在岩质边坡1上的多个监测点，其中每个监测点均设有监测单元2及与之信号连接的数据传输预警装置3；还包括与监测单元2、数据传输预警装置3电连接的供电装置4；所述监测单元2为设置在岩质边坡内部岩层的传感器感应装置，传感器感应装置感应不同岩层之间的变形位移，并通过无线网络技术进行实时的数据采集、数据传输、数据监测报警。
[0029]
所述传感器感应装置为至少三个设置的拉线位移计201及与之配合使用的倾角传感器202；倾角传感器202可以感应岩层层面的倾斜角变化，同时结合拉线位移计201，可以使拉线位移计201之间、倾角传感器202和拉线位移计201之间行成两个校验对。安装时，在大型岩质边坡1坡面上按要求钻取的安装孔101，在安装孔101上方对应设有安装架5，所述安装架5为两层设置，拉线位移计201固连在第一层安装架501上，倾角传感器202固定在第二层安装架502上；在安装孔101内设有感应线203，所述感应线203一端固连在安装孔101孔底，另一端与拉线位移计201相连。
[0030]
所述安装孔101可采用炮孔钻机等轻型钻机成型，在安装孔101孔底设有固定钢筋6，安装孔101内设有内套管7，在安装孔101内填充浆液8，浆液8凝固后可使内套管7及固定钢筋6固连在安装孔101内；所述感应线203穿装在内套管7内，并且通过固定环9固定在固定钢筋6上。所述拉线位移计201的拉线与内套管7、感应线203的中心对齐，且拉线位移计201的拉线与感应线203连接良好。拉线位移计201的精度应满足边坡监测的要求，感应到岩层变形的精度不宜大于2mm，量程宜为50cm~100cm，具体根据边坡可能的变形值选择。安装拉线位移计201时，初始状态应先预拉伸，保证拉线位移计201能够读出负变形值，负变形值宜设为最大正变形值的1/3~1/2。
[0031]
所述安装孔101宜垂直于岩层层面，孔径宜为20mm~30mm；相对于每个监测单元，需在岩质边坡1上至少设置三个安装孔，且相邻安装孔的间距宜为10~20cm；其中一号孔1011穿入稳定岩层20~30cm，二号孔1012穿入欠稳定岩层的2/3，三号孔1013穿入欠稳定岩层的1/3。欠稳定岩层的深度范围可根据理论计算、数值模拟、工程经验等方法试确定。
[0032]
所述固定钢筋6可根据安装孔101的大小，采用
∅
8号钢丝制作。
[0033]
所述内套管7为pvc管，管径宜为8~12mm。
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所述固定环9宜为钢环，主要用于止浆和固定感应线203。
[0035]
所述感应线203根据拉线位移计的型号要求选定。
[0036]
注浆8直接采用水泥浆，从安装孔101的孔口位置贯入，施作前应进行试贯，遇到漏浆严重时，可加入辅助材料处理。
[0037]
所述安装架5为上下两层且与坡面平行设置的钢片梁，在两层钢片梁的两端设有相对应的通孔503，采用一号固定杆10依次穿过两层钢片梁的通孔503，使二者固连在坡面上。所述拉线位移计201通过螺栓固连在第一层钢片梁上，倾角传感器202通过螺栓固定在第二层钢片梁上。
[0038]
在所述传感器感应装置外部设有保护箱11，所述保护箱11的箱底设有保护箱固定孔1101及一号固定杆10的穿装孔1102，所述安装架5设置在保护箱11内，并且由一号固定杆
10穿过穿装孔1102使其固定在坡面上，同时所述保护箱11由两根二号固定杆12穿过保护箱固定孔1101固定在坡面上，在保护箱11顶面设有箱门1103，在箱门1103上设有拉手1104。
[0039]
其中，一号固定杆10可以是杆径为
∅
18~
∅
22的钢筋，具体可根据传感器重量进行调整；为了满足传感器及钢片安装稳定要求，一号固定杆10打入坡面的深度宜为20~30cm，并采用水泥浆使一号固定杆10稳固在坡面上；另外，所述保护箱11箱底的穿装孔1102应略大于一号固定杆10为宜，具体以机箱活动不影响一号固定杆10及传感器晃动为准。
[0040]
所述二号固定杆12可以是杆径为
∅
18~
∅
22的钢筋，使其能够完全支撑好机箱；为了满足机箱安装稳定要求，二号固定杆12打入坡面的深度宜为20~30cm，并采用水泥浆使二号固定杆12稳固在坡面上。
[0041]
所述供电装置4可以为太阳能电池板，节能环保。所述太阳能电池板安装的方向宜保证太阳能长时间照射，可定为南北朝向，安装时可根据边坡位置综合考虑确定。
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所述数据传输预警装置3包括基座301、立杆302、机箱303、电池304、采集模块305和报警器306；所述立杆302底端通过基座301固连在坡面上，所述太阳能电池板和机箱303固连在立杆302上端，所述电池304和采集模块305设置在机箱303内，而报警器306固连在机箱303外顶面上，所述采集模块305、报警器306与电池304电连接，而电池304与太阳能电池板相连。
[0043]
其中，所述立杆302高度宜为1.2m~1.8m，通过钻孔和混泥土构建基座301将其牢固在坡面上，以满足安装在立杆302上的机箱303和太阳能电池板稳固性，同时还应具有抗风荷载的能力。
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最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。