一种低损害的道路边坡沉降监测系统及其监测方法与流程

1.本发明涉及边坡防护监测技术领域，具体是一种低损害的道路边坡沉降监测系统及其监测方法。


背景技术：

2.路基边坡是指路基横断面两侧与地面连接的斜面。有路堤边坡和路堑边坡之分，是影响路基稳定的重要因素。边坡的形状在路基中常修筑成单坡形、折线形和阶梯形，每一坡段坡面的斜率以边坡断面图上取上下两点间的高差与水平距离之比表示。
3.现有道路边坡的监测装置具有以下的缺点：
4.一、在边坡的坡面上设置监测点，将监测点固定在边坡的坡面上，会损害边坡的结构，对边坡施加压力，设置多个监测点后造成边坡的大面积损害，使边坡发生沉降，导致道路边坡损毁；
5.二、监测效果差，边坡发生小范围的沉降不易发现；
6.三、监测精度差，边坡土壤竖直和水平移动时，监测装置不便于同时监测，且不易确定沉降方向，不便于补救和维护处理。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种低损害的道路边坡沉降监测系统及其监测方法，以解决现有技术中问题。
8.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
9.一种低损害的道路边坡沉降监测系统，所述监测系统包括用于道路边坡位移监测的监测系统、与监测系统连接用于数据传递的传输系统、与监测系统和传输系统连接进行供电的供电系统和用于钻设布置磁粉监测孔的布设系统。
10.进一步的，所述监测系统还包括箱体；
11.所述箱体包括用于安装监测系统的安装板，安装板通过监测柱将监测系统固定在监测孔上方。
12.所述监测系统包括设置在箱体内的传感器、设置在传感器一侧的处理器，和设置在监测柱下方的磁粉。
13.进一步的，所述传输系统包括传输模块与数据终端，传输模块与数据终端连接进行监测信号的传输。
14.所述连接方式包括无线连接和有线连接。
15.进一步的，所述数据终端用于接收传输模块发送的数据，判断边坡的不均匀沉降、总沉降、脱空、边坡土体位移场变化、地基土体位移场变化等情况。
16.进一步的，所述传感器包括磁力仪，传感器用于监测设置边坡土体内磁粉的位移，判断道路边坡是否发生沉降。
17.进一步的，所述布设系统包括钻孔器，钻孔器的一端设有第一钻头，用于在道路边
坡钻设监测孔，钻孔器的一侧设有可移动的第二钻头，用于在监测孔内壁钻设侧壁孔，钻孔器与第二钻头之间通过液压杆连接。
18.进一步的，所述供电系统包括支柱和太阳能板，支柱上设有供电组件，供电组件包括太阳能板、电池控制器、电池、直交流转换器，太阳能板连接电池控制器，将吸收转换的电能输送给电池控制器，电池控制器将接收电能连接导入电池内存储，电池连接直交流转换器，进行直流电转换为交流电。
19.一种低损害的道路边坡沉降监测方法，所述监测方法包括以下步骤：
20.1)技术准备：审核图纸并选取合理的工艺，搜集边坡的有关资料，对可能受影响的已有建筑制定相应的保护措施。
21.2)材料准备：按照材料的使用计划，合理安排确定监测位置，沿着道路前进方向，每隔10-15米处设置一个监测柱的安装点位，对于土质松软、易发生沉降的位置可缩短间距，5-10米设置一个监测柱的安装点位。
22.3)钻孔布设：
23.在预先设置好安装点位处进行施工，由第一钻头对边坡进行竖直钻设，形成监测孔内，在第一钻头向下钻孔的过程中每间隔4-5cm，通过伸缩移动第二钻头向孔内壁进行钻设侧壁孔，钻孔完成后，监测孔内竖直方向设置多个侧壁孔。
24.4)磁粉导入：
25.将磁粉均匀导入侧壁孔内，并在监测孔内补入足量的磁粉，然后将钻孔产生的土回填入监测孔内。
26.5)检测系统安装：
27.将监测系统的各部件安装在监测柱上，设定磁粉的初始值，安装供电系统，并连接供电系统与监测系统，并将监测系统连接数据终端，在数据终端设置磁粉的位移限值，实现整个系统的安装。
28.6)实时监测：
29.若边坡若发生竖向位移或水平位移，磁粉随着土壤一起移动，传感器监测磁粉的位移，发送给处理器进行数据处理后，经过传输模块发送给数据终端，监测员根据数据终端的信息判断边坡的情况，当磁粉偏移超出设定的位移限值时，数据终端发出报警信号，提醒监测人员及时作出应急处理，及时维护。
30.本发明的有益效果：
31.1、本发明监测系统，采用磁粉布洒在边坡结构内，边坡移动带动磁粉进行偏移，传感器监测到磁粉移动，根据磁粉移动，判断边坡位移场变化、地基土体位移场变化、不均匀沉降、总沉降、脱空等现象；
32.2、本发明监测方法，对边坡仅进行钻孔布设磁粉，向孔内回填土，对边坡损害小，施工成本低，使监测系统通过监测磁粉对边坡进行实时监控。
附图说明
33.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
34.图1是本发明监测系统示意图；
35.图2是本发明监测系统示意图。
36.其中，附图标记如下：
37.1-钻孔器，2-第二钻头，3-传感器，4-处理器，5-传输模块，6-箱体，7-支柱，8-太阳能板，9-电线，10-监测柱，11-第一钻头。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
39.一种低损害的道路边坡沉降监测系统，如图1、图2所示，监测系统包括传输系统、监测系统、供电系统和布设系统。
40.其中，检测系统还包括箱体6，箱体6为长40-50cm、50-80cm、高10-20cm的密闭箱体，由2-6cm的透明有机玻璃板组成，通过胶合的方式固定连接，传输系统包括传输模块5与数据终端，传输模块5与数据终端连接进行监测信号的传输，连接方式包括无线连接和有线连接，进行不同方式的信号传输。
41.监测系统包括传感器3、处理器4和磁粉，磁粉通过布设系统放置到道路边坡内，通过传感器3进行监测，并将监测到磁粉的信息传输给与传感器3连接的处理器4内，处理器4与传输系统内的传输模块5连接，将处理后的信息传输给传输模块5，通过传输模块5传输给数据终端。
42.其中，传感器3包括磁力仪，对磁粉监测的具体方式如下：传感器3用于监测边坡土体内磁粉产生的磁场，监测前将磁粉放入监测点，设定此时产生的磁场强度和方向设定为初始值，当磁粉移动时，传感器3监测磁粉变化的磁场强度与方向，根据磁偏角和磁倾角测量地球磁场并反映出各分量，从而计算出磁粉的移动方向和距离，判断道路边坡的竖向位移和水平位移，判断道路边坡是否发生沉降。
43.布设系统包括钻孔器1，钻孔器1的一端设有第一钻头11，第一钻头11竖直设置，用于在道路边坡进行竖直钻孔，钻孔器1的一侧设有第二钻头2，钻孔器1内设有液压杆，液压杆的输出端连接第二钻头2，控制第二钻头2向钻孔器1的外侧移动，使第二钻头2从由第一钻头11钻设的孔壁向外侧进行钻孔，形成侧壁孔，在第一钻头11钻设的监测孔内，每间隔4-5cm处，利用第二钻头2向孔内壁进行钻设，沿着监测孔的方向，均匀设置多个侧壁孔，向侧壁孔内导入磁粉，同时在监测孔内注入磁粉，再将土体掩埋会孔内，当土体移动时，会带动磁粉进行移动，进而通过磁粉移动来判断土体是否发生偏移。
44.其中，箱体6得内部设有安装板，安装板上固定安装有传感器3、处理器4和传输模块5，安装板固定在监测柱10上，监测柱10设置在监测孔上方，便于检测系统对磁粉进行监测。
45.供电系统包括支柱7和太阳能板8，支柱7上设有供电组件，供电组件包括太阳能板8、电池控制器、电池、直交流转换器，太阳能板8通过吸收太阳能，输送给电池控制器，电池控制器输出为直流电，将电池控制器与电池连接后，将白天转换的电能存储于电池内，然后通过直交流转换器转换为交流电，将供电组件与布设系统、监测系统通过电线9连接，为布设系统、监测系统提供电力。
46.数据终端用于接收传输模块发送的数据，根据数据中磁粉在边坡土壤内的移动，判断边坡的不均匀沉降、总沉降、脱空、边坡土体位移场变化、地基土体位移场变化等情况，数据终端内设置位移限值，当传感器监测到磁粉在土体内移动超过限值时，数据终端会发出报警信号，就是提醒监测人员，数据终端包括手机、电脑。
47.一种低损害的道路边坡沉降监测方法，监测方法包括以下步骤：
48.1)技术准备：审核图纸并选取合理的工艺，搜集边坡的有关资料，对可能受影响的已有建筑制定相应的保护措施。
49.2)材料准备：按照材料的使用计划，合理安排确定监测位置，沿着道路前进方向，每隔10-15米处设置一个监测柱10的安装点位，对于土质松软、易发生沉降的位置可缩短间距，5-10米设置一个监测柱10的安装点位。
50.3)钻孔布设：
51.在预先设置好安装点位处进行施工，由第一钻头11对边坡进行竖直钻设，形成监测孔内，在第一钻头11向下钻孔的过程中每间隔4-5cm，通过伸缩移动第二钻头2向孔内壁进行钻设侧壁孔，钻孔完成后，监测孔内竖直方向设置多个侧壁孔。
52.4)磁粉导入：
53.将磁粉均匀导入侧壁孔内，并在监测孔内补入足量的磁粉，然后将钻孔产生的土回填入监测孔内。
54.5)检测系统安装：
55.将监测系统的各部件安装在监测柱10上，设定磁粉的初始值，安装供电系统，并连接供电系统与监测系统，并将监测系统连接数据终端，在数据终端设置磁粉的位移限值，实现整个系统的安装。
56.6)实时监测：
57.若边坡若发生竖向位移或水平位移，磁粉随着土壤一起移动，传感器3监测磁粉的位移，发送给处理器4进行数据处理后，经过传输模块5发送给数据终端，监测员根据数据终端的信息判断边坡的情况，当磁粉偏移超出设定的位移限值时，数据终端发出报警信号，提醒监测人员及时作出应急处理，及时维护。
58.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
59.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。