一种测量断层滑动位移的装置及方法

本发明涉及隧道围岩控制，尤其是一种测量断层滑动位移的装置及方法。

背景技术：

1、随着隧道规模和数量的不断增加，隧道工程所面临的地质灾害风险也愈发凸显。其中，围岩的断层滑动位移作为一种重要的地质灾害，对隧道工程的结构完整性、运营安全的稳定性造成了严重的威胁。断层滑动位移所引发的危害不仅体现在隧道内部，还波及到周边的地质环境中。由于地下断层活动的不稳定性，围岩可能在断层面两侧发生滑移，导致隧道内的设施和设备受损甚至倒塌。

2、传统的测量方法，如地面观测和测量，通常在地下隧道内部，难以精确测量断层滑动位移，而且需要人工操作或周期性监测，导致监测频率受到限制，无法实现实时或连续监测。例如采用十字交叉法人工测量统计分析，这种方法实施过程复杂，并且人工成本高，获取的数据不准确。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种测量断层滑动位移的装置及方法，通过利用高精度的传感器，能够实现对断层滑动位移的高精度、实时、多点位测量，为地质灾害的预警提供重要依据。同时可以实时监测断层滑动位移的变化，以及时了解地质结构的动态变化。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、第一方面，一种测量断层滑动位移的装置，包括岩石锚杆，岩石锚杆连接位移传感器和角度传感器，位移传感器和角度传感器与数据采集单元连接，数据采集单元连接数据处理单元；数据采集单元用于获取角度数据和位移数据，数据处理单元根据三角函数将数据采集单元获取的数据计算出断层滑动位移。

4、作为进一步的实现方式，所述数据处理单元连接通信单元。

5、作为进一步的实现方式，所述岩石锚杆通过钻孔安装在隧道内壁，并填充锚固材料。

6、作为进一步的实现方式，所述位移传感器为电阻式位移计。

7、作为进一步的实现方式，所述位移传感器对应的位移测量元件通过胶水粘贴在岩石锚杆端部，位移测量元件通过电缆与位移传感器连接。

8、作为进一步的实现方式，所述角度传感器为倾角传感器。

9、作为进一步的实现方式，所述倾角传感器与岩石锚杆的两端和中部连接。

10、作为进一步的实现方式，所述角度传感器对应的倾角测量元件通过胶水粘贴在岩石锚杆上。

11、作为进一步的实现方式，所述倾角测量元件通过电缆与角度传感器连接。

12、第二方面，一种测量断层滑动位移的工作方法，采用上任一所述的一种测量断层滑动位移的装置，包括如下步骤：

13、岩石锚杆产生变形时，带动位移测量元件产生位移，导致位移测量元件的电阻值发生变化，通过电缆将变化值传输到电阻式位移计，电阻位移计将电阻变化值转变为位移的电信号传输给数据采集单元；

14、岩石锚杆产生变形时，倾角传感器中的加速度计会感应到重力分量的改变，进而获得岩石锚杆的倾角；

15、数据采集单元获取倾角和位移数据并传递给数据处理单元，数据处理单元通过三角函数变换计算出断层滑动位移。

16、上述本发明的有益效果如下：

17、1.本发明的岩石锚杆连接位移传感器和角度传感器，通过利用高精度的传感器，能够实现对断层滑动位移的高精度、实时、多点位测量，为地质灾害的预警提供重要依据。同时可以实时监测断层滑动位移的变化，以及时了解地质结构的动态变化。

18、2.本发明通过实时监测断层滑动位移，有助于建立地质灾害预警系统，提前发现并减轻潜在地质风险。此外，此测量断层滑动位移的装置可以多点布置同时监测多个断层滑动点，提供全面的位移数据，为地质灾害的预警提供重要依据。

技术特征：

1.一种测量断层滑动位移的装置，其特征在于，包括岩石锚杆，岩石锚杆连接位移传感器和角度传感器，位移传感器和角度传感器与数据采集单元连接，数据采集单元连接数据处理单元；数据采集单元用于获取角度数据和位移数据，数据处理单元根据三角函数将数据采集单元获取的数据计算出断层滑动位移。

2.根据权利要求1所述的一种测量断层滑动位移的装置，其特征在于，所述数据处理单元连接通信单元。

3.根据权利要求1所述的一种测量断层滑动位移的装置，其特征在于，所述岩石锚杆通过钻孔安装在隧道内壁，并填充锚固材料。

4.根据权利要求1所述的一种测量断层滑动位移的装置，其特征在于，所述位移传感器为电阻式位移计。

5.根据权利要求4所述的一种测量断层滑动位移的装置，其特征在于，位移传感器对应的位移测量元件通过胶水粘贴在岩石锚杆端部，位移测量元件通过电缆与位移传感器连接。

6.根据权利要求1所述的一种测量断层滑动位移的装置，其特征在于，所述角度传感器为倾角传感器。

7.根据权利要求6所述的一种测量断层滑动位移的装置，其特征在于，所述倾角传感器与岩石锚杆的两端和中部连接。

8.根据权利要求7所述的一种测量断层滑动位移的装置，其特征在于，所述角度传感器对应的倾角测量元件通过胶水粘贴在岩石锚杆上。

9.根据权利要求8所述的一种测量断层滑动位移的装置，其特征在于，所述倾角测量元件通过电缆与角度传感器连接。

10.一种测量断层滑动位移的工作方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一所述的一种测量断层滑动位移的装置，包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及隧道围岩控制技术领域，公开了一种测量断层滑动位移的装置及方法，包括岩石锚杆，岩石锚杆连接位移传感器和角度传感器，位移传感器和角度传感器与数据采集单元连接，数据采集单元连接数据处理单元；数据采集单元用于获取角度数据和位移数据，数据处理单元根据三角函数将数据采集单元获取的数据计算出断层滑动位移；通过利用高精度的传感器，能够实现对断层滑动位移的高精度、实时、多点位测量，为地质灾害的预警提供重要依据。同时可以实时监测断层滑动位移的变化，以及时了解地质结构的动态变化。

技术研发人员：袁亮,张庆贺,霍佳成,王汉鹏,江丙友,张冰,杨发旺
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11