自動綜合鐵路邊坡監測系統的製作方法
2023-10-25 19:38:57 3
本發明屬於一種監測系統，具體涉及一種自動綜合鐵路邊坡監測系統。
背景技術：
邊坡穩定問題由於受其複雜的地質條件的影響，一直是巖土工程界關注的焦點問題。隨著國民經濟的快速發展，人類的工程活動必然越來越頻繁，規模也越來越大。同時，由於工程場地的可選餘地正在減少，工程設計在一定程度上將面臨更加複雜的地質條件。因此，在進行邊坡設計時需要更多的考慮邊坡的地質條件對其穩定性的影響及其變化趨勢。
長期以來，工程地質界、巖土力學界對邊坡穩定性進行了大量的研究工作，但至今仍難以找到準確評價的理論和方法。比較有效地處理這類問題的方法，就是理論分析、專家群體經驗知識和監測控制系統相結合的綜合集成的理論和方法，可見邊坡監測與反饋分析是邊坡工程中的一個重要環節。同時，為了使監測與反饋符合巖土工程動態優化設計和信息化施工的要求，需要建立監測信息快速反饋分析技術。
邊坡工程監測的主要目的:(a)為了保證工程施工和運行的安全。(b)評價邊坡理論分析結果和經驗判斷成果的依據，是修改設計和指導施工的客觀標準。(c)為工程巖土體力學參數的反演分析提供資料。(d)為掌握邊坡變形特徵和規律提供資料，指導在邊坡發生嚴重變形條件下的應急處理。(e)為分析巖體結構與邊坡變形破壞的關係，預測邊坡變形破壞趨勢，評價邊坡的長期穩定性提供條件。
在邊坡工程安全監測時，對於監測點的布置，既要保證監測系統對整個邊坡的覆蓋，又需確保關鍵部位和敏感部位的監測需要，在這些重點部位應優先布置監測點。通過監測系統的及時埋設、及時觀測、及時整理分析監測資料和及時反饋監測信息，及時有效地掌握邊坡實際狀體，從而確保邊坡安全，儀器安裝和測量過程應安排合理，測量方法和監測儀器安全可靠，整個監測系統應做到有效運行。在監測項目上，影響邊坡穩定性的因素很多，但工程實際中難以對所有項目進行全面監測，故需要找出主要反映指標和主要影響因素，對其進行重點監測。
隨著巖土體蠕變、降雨影響、人工活動等引起邊坡的變形直接反映了邊坡現狀及其安全程度。邊坡變形監測主要是採集邊坡的變形信息，包括巖土體滑動位移大小、位移方向及變形速度等資料，分析邊坡巖體已經發生的和即將發生的移動範圍、移動量、移動速度及發展趨勢，判定邊坡巖體的安全性，幫助人們深入認識邊坡變形機制和破壞特徵，尋找防治措施的依據，為邊坡整治或生產建設提供宏觀災害的預防、減災與避災的科學依據。當邊坡要產生不可避免的大位移時，預測預報災害事故的位置與準確時間，防止人員傷亡和減少經濟損失，提高邊坡區工程建設設計安全和施工的質量。
目前，邊坡工程監測還面臨以下技術問題：
1.現有邊坡監測系統不全面，多數僅為變形監測，忽略了土壓力、小氣候監測。
2.現有邊坡變形監測多為水平向監測，忽略了垂向監測，且監測位置單一，無法全面反映邊坡位移。
3.現有邊坡監測多為人工監測，費事費力。
4.監測數據不連續，無法全天候測量。
5.邊坡中土壓力測量不準確，無固定的依託點。
技術實現要素：
本發明為解決現有技術存在的問題而提出，其目的是提供一種自動綜合鐵路邊坡監測系統。
本發明的技術方案是：一種自動綜合鐵路邊坡監測系統，包括定時傳輸監測數據的遠程傳輸模塊，所述遠程傳輸模塊與測量水分變化信息的水分監測模塊、與測量土體內部土壓力的土壓力監測模塊、與測量氣象信息的氣象監測模塊、與測量變形的變形監測模塊相連，所述水分監測模塊包括表層土體模塊、深層土體模塊，所述變形監測模塊包括邊坡監測模塊、沉降監測模塊。
所述表層土體模塊包括監測邊坡表層土體的水分變化情況的ⅰ號水分監測探頭，所述ⅰ號水分監測探頭分別埋設於坡肩、坡中、坡腳處的表層土體中。
所述深層土體模塊包括監測邊坡深層土體的水分變化情況的ⅱ號水分監測探頭，所述ⅱ號水分監測探頭等間距從坡頂向下埋設。
所述邊坡監測模塊包括測量邊坡地表位移的靜態gps測量儀，所述靜態gps測量儀分別設置在邊坡坡肩、坡中、坡腳處。
所述沉降監測模塊包括測量分層沉降與總沉降的多個單點沉降計，所述單點沉降計豎直箱串聯埋設於坡體內，其下端通過加長測杆接入基巖或不動層中作為不動點。
所述變形監測模塊還包括測量邊坡深部水平向位移的測斜儀，所述測斜儀埋設於邊坡坡頂。
所述氣象監測模塊包括雨量計、蒸發器和測量不同地表溫度的溫度測量探頭，所述雨量計、蒸發器設置在坡頂處。
所述單點沉降計包括法蘭盤、沉降計、測杆。
所述土壓力監測模塊包括多個土壓力盒，所述土壓力盒設置在單點沉降計的法蘭盤上。
所述遠程傳輸模塊包括傳輸箱，所述傳輸箱包括一端鉸鏈打開的箱體，所述箱體中設置有傳輸模塊，所述箱體上設置有太陽能板。
本發明全面監測邊坡處深層土體水分變化、表層土體水分變化、深部位移變形、地表位移變形、氣象信息；實現監測數據的無線傳輸並保證了數據的連續性，較人為數據測量更方便快捷，準確的測得邊坡內的土壓力變化情況。
附圖說明
圖1是本發明的測量示意圖；
圖2是本發明的主視圖；
圖3是本發明中單點沉降計的結構示意圖；
圖4是本發明中遠程傳輸模塊的結構示意圖；
其中：
1傳輸箱2雨量計
3靜態gps測量儀4ⅰ號水分監測探頭
5測斜儀6ⅱ號水分監測探頭
7機械探井8單點沉降計
9土壓力盒10蒸發器
11法蘭盤12沉降計
13測杆14太陽能板
15箱體16傳輸模塊。
具體實施方式
以下，參照附圖和實施例對本發明進行詳細說明：
如圖1~4所示，一種自動綜合鐵路邊坡監測系統，包括定時傳輸監測數據的遠程傳輸模塊，所述遠程傳輸模塊與測量水分變化信息的水分監測模塊、與測量土體內部土壓力的土壓力監測模塊、與測量氣象信息的氣象監測模塊、與測量變形的變形監測模塊相連，所述水分監測模塊包括表層土體模塊、深層土體模塊，所述變形監測模塊包括邊坡監測模塊、沉降監測模塊。
所述表層土體模塊包括監測邊坡表層土體的水分變化情況的ⅰ號水分監測探頭4，所述ⅰ號水分監測探頭4分別埋設於坡肩、坡中、坡腳處的表層土體中。
所述深層土體模塊包括監測邊坡深層土體的水分變化情況的ⅱ號水分監測探頭6，所述ⅱ號水分監測探頭6等間距從坡頂向下埋設。
所述邊坡監測模塊包括測量邊坡地表位移的靜態gps測量儀3，所述靜態gps測量儀3分別設置在邊坡坡肩、坡中、坡腳處。
所述沉降監測模塊包括測量分層沉降與總沉降的多個單點沉降計8，所述單點沉降計8豎直箱串聯埋設於坡體內，其下端通過加長測杆接入基巖或不動層中作為不動點。
所述變形監測模塊還包括測量邊坡深部水平向位移的測斜儀5，所述測斜儀5埋設於邊坡坡頂。
所述氣象監測模塊包括雨量計2、蒸發器10和測量不同地表溫度的溫度測量探頭，所述雨量計2、蒸發器10設置在坡頂處。
所述單點沉降計8包括法蘭盤11、沉降計12、測杆13。
所述土壓力監測模塊包括多個土壓力盒9，所述土壓力盒9設置在單點沉降計8的法蘭盤11上。
所述遠程傳輸模塊包括傳輸箱1，所述傳輸箱1包括一端鉸鏈打開的箱體15，所述箱體15中設置有傳輸模塊16，所述箱體15上設置有太陽能板14。
所述太陽能板14為傳輸模塊16、水分監測模塊、土壓力監測模塊、氣象監測模塊、變形監測模塊供電。
所述ⅰ號水分監測探頭4埋設間距為10cm，總埋深一般控制在100cm內。
所述ⅱ號水分監測探頭6埋設間距為10~50cm，總埋深為邊坡坡高。
所述靜態gps測量儀3測量的邊坡地表位移包括水平向位移、豎直向位移。
所述串聯的單點沉降計8的總埋深為邊坡坡高。
所述測斜儀5的總埋深為邊坡坡高。
所述雨量計2測量當地降雨量，所述蒸發器10測量當地蒸發量。
所述土壓力盒9放置於單點沉降計8的法蘭盤11上，土壓力盒9以法蘭盤11為依託點，提供一定的支撐力及可準確的測得土體內部的土壓力，土壓力盒9的埋設位置同單點沉降計8一致，便於監測數據的對比分析。
所述測斜儀5、深層土體水分、ⅱ號水分監測探頭6、溫度監測探頭、單點沉降計8、土壓力盒9使用人工或機械探井7埋設，可共用一個探井，減少人工活動對邊坡監測的影響。
本發明全面監測邊坡處深層土體水分變化、表層土體水分變化、深部位移變形、地表位移變形、氣象信息；實現監測數據的無線傳輸並保證了數據的連續性，較人為數據測量更方便快捷，準確的測得邊坡內的土壓力變化情況。