一种高精度边坡变形监测预警装置

本发明涉及边坡监测预警，具体是一种高精度边坡变形监测预警装置。

背景技术：

1、边坡工程是各类大型工程项目中不可或缺的组成部分，它承担着承受和分散工程设施的荷重、防止滑坡和塌陷等功能。边坡的稳定性与安全性直接关系到整个工程的安全运营，一旦边坡发生变形，不仅可能导致工程设施的损坏，还可能引发严重的周边环境问题和人员安全威胁。

2、实际上，许多自然因素(如地震、降雨、地下水等)和人为因素(如施工方法、边坡设计、土壤性质等)都可能影响边坡的稳定性。这些因素可能导致边坡发生滑坡、塌陷等变形现象，对周边环境和人员安全构成严重威胁。例如，滑坡可能导致建筑物倒塌、道路中断、河流改道等；塌陷则可能造成人员伤亡和财产损失。

3、因此，对边坡进行实时、高精度的变形监测预警是至关重要的。通过监测边坡的位移、倾斜、沉降等参数，可以及时发现边坡变形的迹象，并采取相应的措施进行预警和处置。这不仅可以避免或减少灾害的发生，还可以为工程的安全运营提供保障

4、目前的边坡变形监测预警装置往往结构复杂，需要多个传感器相互配合才能够实现对于边坡的变形监测，并且由于监测功能的需要，其本身难以具备防护功能；

5、例如，公开号为：cn108106595a的中国专利，其公开了一种边坡变形的监测预警装置，包括：监测组件、计算组件及预警组件；其中，所述监测组件包括导槽管及多个传感器；导槽管由可向任意方向弯曲的柔性纳米材料制得，设置于坡体内部，其中一端固定设置于所述边坡内的稳固地层，另一端伸出坡体外表面，所述多个传感器设置于所述导槽管的内侧壁，所述传感器包括位移传感器和电感传感器，用于监测感应所述导槽管不同部位之间的相对位置变化信息；所述计算组件连接所述位移传感器和所述电感传感器，用于采集所述位移传感器和所述电感传感器感应的相对位置变化信息，计算所述导槽管不同部位之间移动距离、相互转动角度及错位情况，判断边坡的变形程度；所述预警组件连接所述计算组件，用于在所述计算组件判断边坡的变形程度大于阈值时，发出警报信号进行预警。

6、其中，导槽管是由可向任意方向弯曲的柔性纳米材料制得的管状体，以适应多向的监测需要，这也使得其本身的支护性较差，另外，为了实现多向监测，还需设置有位移传感器和电感传感器，整体装置的成本较高。

7、因此，有必要研发一种高精度边坡变形监测预警装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高精度边坡变形监测预警装置，其仅采用少量的传感器即可实现对于边坡的监测，并且整体的支护性较好能够实现对于边坡的防护。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高精度边坡变形监测预警装置，用于对边坡进行变形监测、预警以及防护，其中，所述边坡被划分为坚固区和非坚固区，包括：

3、至少四个均匀分布支护杆，所述支护杆锚固于所述坚固区，所述支护杆的上端部突出于所述坚固区的地表，四个支护杆之间存在非坚固区；

4、基架，其固定于四个支护杆之间，且用于安装定位架；

5、预警球，其定位于所述定位架靠近边坡的一端；

6、变形杆，其锚固于四个所述支护杆之间的非坚固区，且所述变形杆的上端部突出于所述非坚固区的地表并与所述预警球相连，以使得当所述变形杆随非坚固区的变化而变形时能够反馈至所述预警球并由所述预警球进行变形监测和预警；以及

7、连接于四个支护杆之间的防护网机构。

8、进一步，作为优选，所述变形杆为刚性杆，其中部具有压裂通道，用于连接注浆压裂设备，通过所述注浆压裂设备的注入浆液能够使得所述变形杆的下端部附近区域的非坚固区被一体化处理，且凝固的浆液与所述变形杆之间存在关联。

9、进一步，作为优选，所述支护杆锚固于所述边坡中的长度为所述变形杆锚固于所述边坡中的长度的2-5倍。

10、进一步，作为优选，所述预警球包括：

11、由可形变部、刚性部交替连接所构成的密封的外球体；

12、内球体，其为实心刚性球，且位于所述外球体的中部；

13、支架，其连接于所述内球体与外球体的刚性部之间，从而通过所述内球体为所述外球体提供支撑；以及

14、贴附于所述内球体的外表面的测力器，所述测力器通过无线通信模块与外部终端设备进行通信以实现预警；

15、且所述外球体中充入有惰性气体。

16、进一步，作为优选，所述测力器为压力传感器、应变片、气压仪中的任意一种或多种。

17、进一步，作为优选，所述可形变部为可形变且不具有弹性的材质。

18、进一步，作为优选，所述支护杆的上端部采用耗能机构连接所述防护网机构，所述耗能机构能够在支护杆的长度方向进行耗能。

19、进一步，作为优选，所述防护网机构包括由经线和纬线编织而成网体，所述网体具有网孔，所述网体的中下部具有大于网孔5-8倍的缺口。

20、进一步，作为优选，所述缺口处连接有多个呈圆周阵列分布的中间弧板，所述中间弧板采用弹性杆汇集连接至支撑盘上，所述支撑盘固定于所述定位架上；

21、所述弹性杆具有弹性。

22、与现有技术相比，本发明提供了一种高精度边坡变形监测预警装置，具备以下有益效果：

23、本发明实施例中，采用了一种创新的传感器布局方式，仅需少量的传感器即可实现高精度的边坡监测。这一设计理念不仅降低了装置的成本，而且提高了监测的效率和准确性。通过优化传感器的位置和数量，实现了对边坡关键区域的精确监测，从而能够更准确地反映边坡的整体状态和变形趋势。

24、本发明实施例中，通过采用先进的支护技术，能够提供良好的边坡防护，有效降低边坡变形的风险。这种整体支护不仅关注边坡的即时稳定性，还考虑了长期的地质变化和环境因素，从而确保边坡的长期安全。

25、本发明实施例中，采用了一种加固支护结构，该结构能够与传感器监测系统相结合，形成一个完整的边坡监测与防护体系。这种体系不仅提高了监测的精度和预警的及时性，还能有效防止边坡变形的发展，降低灾害发生的可能性。

技术特征：

1.一种高精度边坡变形监测预警装置，用于对边坡进行变形监测、预警以及防护，其中，所述边坡被划分为坚固区和非坚固区，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的一种高精度边坡变形监测预警装置，其特征在于：所述变形杆(6)为刚性杆，其中部具有压裂通道，用于连接注浆压裂设备，通过所述注浆压裂设备的注入浆液能够使得所述变形杆(6)的下端部附近区域的非坚固区被一体化处理，且凝固的浆液与所述变形杆(6)之间存在关联。

3.根据权利要求1所述的一种高精度边坡变形监测预警装置，其特征在于：所述支护杆(1)锚固于所述边坡中的长度为所述变形杆(6)锚固于所述边坡中的长度的2-5倍。

4.根据权利要求1所述的一种高精度边坡变形监测预警装置，其特征在于：所述预警球(5)包括：

5.根据权利要求4所述的一种高精度边坡变形监测预警装置，其特征在于：所述测力器为压力传感器、应变片、气压仪中的任意一种或多种。

6.根据权利要求4所述的一种高精度边坡变形监测预警装置，其特征在于：所述可形变部(51)为可形变且不具有弹性的材质。

7.根据权利要求1所述的一种高精度边坡变形监测预警装置，其特征在于：所述支护杆(1)的上端部采用耗能机构(7)连接所述防护网机构，所述耗能机构(7)能够在支护杆(1)的长度方向进行耗能。

8.根据权利要求1或7所述的一种高精度边坡变形监测预警装置，其特征在于：所述防护网机构包括由经线(81)和纬线(82)编织而成网体，所述网体具有网孔，所述网体的中下部具有大于网孔5-8倍的缺口。

9.根据权利要求8所述的一种高精度边坡变形监测预警装置，其特征在于：所述缺口处连接有多个呈圆周阵列分布的中间弧板(9)，所述中间弧板(9)采用弹性杆(11)汇集连接至支撑盘(10)上，所述支撑盘(10)固定于所述定位架(4)上；

技术总结
本发明公开了一种高精度边坡变形监测预警装置，用于对边坡进行变形监测、预警以及防护，其中，所述边坡被划分为坚固区和非坚固区，包括：至少四个均匀分布支护杆，所述支护杆锚固于所述坚固区，所述支护杆的上端部突出于所述坚固区的地表，四个支护杆之间存在非坚固区；基架，其固定于四个支护杆之间，且用于安装定位架；预警球，其定位于所述定位架靠近边坡的一端；变形杆，其锚固于四个所述支护杆之间的非坚固区，且所述变形杆的上端部突出于所述非坚固区的地表并与所述预警球相连，以使得当所述变形杆随非坚固区的变化而变形时能够反馈至所述预警球并由所述预警球进行变形监测和预警；以及连接于四个支护杆之间的防护网机构。

技术研发人员：芦晓伟,王文,程志斌,李红斌,管松松,陈立伟,王磊,李东印,曹海波,宋雨祥,张洋
受保护的技术使用者：河南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16