一种滑坡下滑力自动化监测预警装置的制作方法

本实用新型涉及岩土工程监测设备，具体的说是一种滑坡下滑力自动化监测预警装置。

背景技术：

随我国逐年加大基础建设，在丘陵山区，公路、铁路、水利水电、矿山、市政、农村建房、建筑等基础建设的发展，产生大量的人工开挖边坡，无论在建设或运营过程中，每年受降雨的影响，均造成大量的边坡发生滑坡或坍塌等地质灾害；路基填筑、尾矿、大坝或垃圾填埋场、填土造陆工程等形成大量的填土边坡，在地震频发、受江河水库等地表水升降影响、不良地质发育或特殊性岩土分布等山区，每年亦因降雨的影响产生大量的滑坡或坍塌等自然地质灾害。严重危害大型基建项目的建设或运营安全、人民群众的生命财产安全，每年均因此类地质灾害造成大量的经济损失及人员伤亡。

随着人们对边坡发生变形机理的深入研究，表明当边坡刚开挖或揭露时，首先引起了坡脚的应力集中及应力变化，岩体会发生弹性回弹、松弛和/或膨胀，因此，许多人工开挖的边坡在开挖过程中会发生不同程度的变形。最初，位移速率随时间而下降，最终没有变形。但经过初始反应和趋于稳定的一段时间后，坡顶或坡顶附近若出现张裂缝则表明边坡将发生破坏，说明边坡的变形已经超过了岩体的弹性极限，边坡的变形会进入一段时间的均速变形阶段，直至发展为加速变形阶段，最终产生滑塌。与此同时，伴随边坡的变形，坡脚的集中应力亦会逐渐增大。

基于边坡发生变形时，地表或深层岩体发生位移的变化，边坡监测预警技术从最初的人工巡查、裂缝监测、人工预警，发展到采用各种仪器开展地表位移、深层位移、声电异常及加固结构的应力应变异常等人工监测及人工数据处理，并根据数据异常判别边坡的变形及预警，为监测技术的发展积累了经验，使监测技术得到极大的发展，但无论在监测仪器埋设、现场采集数据、数据分析及预警方面，均需要花费大量的人力物力，人为影响因素多，严重影响预警的准确性或预警滞后。近年来，随着电子、通信、卫星等技术的发展及支持，使边坡、滑坡逐步能实现自动化监测，尤其在激光成像、全球定位系统、雷达卫星遥感技术等地表位移监测领域，或在时域反射测量、倾斜仪等深层位移监测领域均实现了自动化采集及数据分析，实现了自动化预警。但上述的自动化监测技术均基于边坡的位移变化进行开发应用，对掌握边坡的变形发展、破坏预警发挥了重要的作用。但个别技术受制于卫星精度或多或少造成监测精度不足，个别技术埋设成本高、埋设实施的难度大、生产仪器成本昂贵、维护成本高等因素，往往造成这些自动化监测技术无法得到全面推广应用。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种滑坡下滑力自动化监测预警装置。

解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种滑坡下滑力自动化监测预警装置，其特征在于，包括：土压力传感器、反压支撑件、土压力采集仪和供电系统；被监测边坡的坡脚挖掘有挖孔，该挖孔可以通过手动简易钻机或人工挖掘，所述土压力传感器固定安装在所述反压支撑件的外侧面上且与所述反压支撑件一起放置在所述挖孔中，并使得所述土压力传感器沿水平方向正对所述被监测边坡的坡面，所述土压力传感器和反压支撑件由回填压实在所述挖孔中的回填土固定于所述挖孔中，以确保所述土压力传感器在受到坡脚的应力作用后仍能保持正对所述坡面的姿态，而不发生扭转；所述土压力传感器的导线引出地面并与所述土压力采集仪电性连接，所述土压力采集仪能够接收所述土压力传感器采集到的土压力数据，以连续、实时的监测所述被监测边坡的坡脚在滑坡之前的整个变形过程的土压力变化，以及在产生滑坡时的下滑力增长变化，为被监测边坡的稳定性分析、滑坡预警提供了数据支撑，其中，所述被监测边坡可以是自然斜坡也可以是人工边坡，尤其适用于易发生滑坡的人工开挖的边坡、填土边坡、不良地质发育或特殊性岩土分布的自然斜坡。

优选的：所述反压支撑件的下端面低于所述被监测边坡的潜在滑移面，所述土压力传感器高于所述被监测边坡的潜在滑移面，以使得所述土压力传感器能够更准确的采集到反映所述被监测边坡的滑坡下滑力变化的土压力数据。

优选的：所述反压支撑件为竖向设置的钢管或混凝土板，也可以是其他能够为土压力传感器提供支撑并便于保证土压力传感器沿水平方向正对所述坡面的支撑件。

优选的：所述反压支撑件的下端部通过浇筑在所述挖孔的底部的现浇混凝土块固定在所述挖孔中，用于提高反压支撑件的支撑能力及保证土压力传感器受力面正对下滑力。

作为本实用新型的优选实施方式：所述的滑坡下滑力自动化监测预警装置还包括天线，所述土压力采集仪能够存储接收到的土压力数据，并能够通过所述天线与远程终端进行数据交互，以实现远程终端对土压力传感器所采集到的土压力数据的远程实时监测与预警。

优选的：所述的滑坡下滑力自动化监测预警装置还包括报警器，该报警器与所述土压力采集仪电性连接，使得：所述土压力采集仪能够在实时接收到的土压力数据超过预设阈值时驱动所述报警器发出报警信号，该报警信号包括声光报警或向绑定手机发送报警短信等方式。

优选的：所述供电系统包括蓄电池、太阳能板、太阳能控制器和电源管理器，所述太阳能板的输出端与所述太阳能控制器的输入端电性连接，所述太阳能控制器的输出端和所述蓄电池的输出端通过所述电源管理器并网，由所述电源管理器控制所述蓄电池或所述太阳能板为所述土压力采集仪供电以根据天气变化来切换相应的供电方式，且能利用太阳能为蓄电池充电，能够实现长期不间断的供电，确保本实用新型的滑坡下滑力自动化监测预警装置能够在野外环境下长期连续工作，保证土压力数据的连续性采集。

本实用新型中的土压力采集仪、天线、报警器和供电系统可以安装在被监测边坡的任意地面位置，而优选的可以采用以下安装方式：所述的滑坡下滑力自动化监测预警装置还包括立杆和集成机箱，所述立杆通过固定件固定在位于所述反压支撑件上方的地面上，所述太阳能板安装在所述立杆的上端部，所述集成机箱和报警器分别固定在所述立杆上，所述土压力采集仪、蓄电池、太阳能控制器和电源管理器均安装在所述集成机箱内，所述天线安装在所述集成机箱的顶面。所述集成机箱内仪器配件可以预先组装，现场通过固定件固定立杆后，在其上安装固定集成机箱、太阳能板和报警器及电性连接即可，使得本实用新型的安装更为便捷。

优选的：所述固定件为浇筑在地面上的混凝土块，也可以是预制的固定座。

优选的：所述的滑坡下滑力自动化监测预警装置还有卫星定位模块，以定位装置所在位置。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

第一，本实用新型设有土压力传感器、反压支撑件、土压力采集仪和供电系统，能够连续、实时的监测所述被监测边坡的坡脚在滑坡之前的整个变形过程的土压力变化，以及在产生滑坡时的下滑力增长变化，为被监测边坡的稳定性分析、滑坡预警提供了数据支撑。

第二，本实用新型用土压力采集仪通过天线与远程终端进行数据交互，能够实现远程终端对土压力传感器所采集到的土压力数据的远程实时监测与预警。

第三，本实用新型设有报警器，能够在土压力数据超过预设阈值时用于发出报警信号。

第四，本实用新型采用包含蓄电池和太阳能两种供电方式的供电系统，以根据天气变化来切换相应的供电方式，且能利用太阳能为蓄电池充电，能够实现长期不间断的供电，确保本实用新型的滑坡下滑力自动化监测预警装置能够在野外环境下长期连续工作，保证土压力数据的连续性采集。

第五，本实用新型设有立杆和集成机箱，能够定位监测装置安装的位置，集成机箱内仪器配件可以预先组装，现场通过固定件固定立杆后，在其上安装固定集成机箱、太阳能板和报警器及电性连接即可，使得本实用新型的安装更为便捷。

第六，本实用新型的安装简单方便，无需钻机等大型机械，仅以人工或借助手持钻机即可完成土压力传感器的安装埋设。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

图1为本实用新型的滑坡下滑力自动化监测预警装置的结构示意图；

图2为本实用新型中集成机箱的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图对本实用新型进行详细说明，以帮助本领域的技术人员更好的理解本实用新型的实用新型构思，但本实用新型权利要求的保护范围不限于下述实施例，对本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型之实用新型构思的前提下，没有做出创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

实施例一

如图1和图2所示，本实用新型公开的是一种滑坡下滑力自动化监测预警装置，其特征在于，包括：土压力传感器2、反压支撑件3、土压力采集仪4和供电系统；被监测边坡1的坡脚挖掘有挖孔1a，该挖孔1a可以通过手动简易钻机或人工挖掘，所述土压力传感器2固定安装在所述反压支撑件3的外侧面上且与所述反压支撑件3一起放置在所述挖孔1a中，并使得所述土压力传感器2沿水平方向正对所述被监测边坡1的坡面1-1，所述土压力传感器2和反压支撑件3由回填压实在所述挖孔1a中的回填土5固定于所述挖孔1a中，以确保所述土压力传感器2在受到坡脚的应力作用后仍能保持正对所述坡面1-1的姿态，而不发生扭转；所述土压力传感器2的导线2-1引出地面并与所述土压力采集仪4电性连接，所述土压力采集仪4能够接收所述土压力传感器2采集到的土压力数据，以连续、实时的监测所述被监测边坡1的坡脚在滑坡之前的整个变形过程的土压力变化，以及在产生滑坡时的下滑力增长变化，为被监测边坡1的稳定性分析、滑坡预警提供了数据支撑，其中，所述被监测边坡1可以是自然斜坡也可以是人工边坡，尤其适用于易发生滑坡的人工开挖的边坡、填土边坡、不良地质发育或特殊性岩土分布的自然斜坡。

以上为本实施例一的基本实施方式，可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定：

优选的：所述反压支撑件3的下端面3a低于所述被监测边坡1的潜在滑移面1b，所述土压力传感器2高于所述被监测边坡1的潜在滑移面1b，以使得所述土压力传感器2能够更准确的采集到反映所述被监测边坡1的滑坡下滑力变化的土压力数据。

优选的：所述反压支撑件3为竖向设置的钢管或混凝土板，也可以是其他能够为土压力传感器2提供支撑并便于保证土压力传感器2沿水平方向正对所述坡面1-1的支撑件。

优选的：所述反压支撑件3的下端部通过浇筑在所述挖孔1a的底部的现浇混凝土块6固定在所述挖孔1a中，用于提高反压支撑件3的支撑能力及保证土压力传感器2受力面正对下滑力。

实施例二

在上述实施例一的基础上，本实施例二还采用了以下优选的结构：

所述的滑坡下滑力自动化监测预警装置还包括天线7，所述土压力采集仪4能够存储接收到的土压力数据，并能够通过所述天线7与远程终端进行数据交互，以实现远程终端对土压力传感器2所采集到的土压力数据的远程实时监测与预警。

以上为本实施例二的基本实施方式，可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定：

优选的：所述的滑坡下滑力自动化监测预警装置还包括报警器8，该报警器8与所述土压力采集仪4电性连接，使得：所述土压力采集仪4能够在实时接收到的土压力数据超过预设阈值时驱动所述报警器8发出报警信号，该报警信号包括声光报警或向绑定手机发送报警短信等方式。

优选的：所述供电系统包括蓄电池9、太阳能板10、太阳能控制器11和电源管理器，所述太阳能板10的输出端与所述太阳能控制器11的输入端电性连接，所述太阳能控制器11的输出端和所述蓄电池9的输出端通过所述电源管理器并网，由所述电源管理器控制所述蓄电池9或所述太阳能板10为所述土压力采集仪4供电以根据天气变化来切换相应的供电方式，且能利用太阳能为蓄电池充电，能够实现长期不间断的供电，确保本实用新型的滑坡下滑力自动化监测预警装置能够在野外环境下长期连续工作，保证土压力数据的连续性采集。

本实用新型中的土压力采集仪4、天线7、报警器8和供电系统可以安装在被监测边坡1的任意地面位置，而优选的可以采用以下安装方式：所述的滑坡下滑力自动化监测预警装置还包括立杆12和集成机箱13，所述立杆12通过固定件14固定在位于所述反压支撑件3上方的地面上，所述太阳能板10安装在所述立杆12的上端部，所述集成机箱13和报警器8分别固定在所述立杆12上，所述土压力采集仪4、蓄电池9、太阳能控制器11和电源管理器均安装在所述集成机箱13内，所述天线7安装在所述集成机箱13的顶面。从而，能够定位监测装置安装的位置，集成机箱内13的仪器配件可以预先组装，到达被监测边坡1现场时通过固定件14固定立杆12后，在其上安装固定集成机箱13、太阳能板10和报警器8及电性连接即可，使得本实用新型的安装更为便捷。

优选的：所述固定件14为浇筑在地面上的混凝土块，也可以是预制的固定座。

优选的：所述的滑坡下滑力自动化监测预警装置还有卫星定位模块，以定位装置所在位置。

另外，本实用新型还可在土压力监测周期内，当土压力相较于前一次监测没变化时，控制土压力采集仪4按设置时间间隔采集土压力数据，当土压力相较于前一次监测有变化时，则控制土压力采集仪4实时采集土压力数据，以减少用电时间；确保在任何天气条件下仪器不致断电，保证数据采集的连续性。

本实用新型不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本实用新型的保护范围之中。