一種多通道大變形滑坡位移自動監測裝置及方法

2023-05-07 02:22:11

一種多通道大變形滑坡位移自動監測裝置及方法
【專利摘要】一種多通道大變形滑坡位移自動監測裝置及方法，包括用於與錨栓連接的鋼絲繩，鋼絲繩與位移監測裝置連接，所述的位移監測裝置的結構為：鋼絲繩穿過位移量測單元後和鋼絲繩張緊裝置連接，位移量測單元與機械式量測傳感器和/或電子式量測傳感器連接；所述的鋼絲繩張緊裝置中，鋼絲繩卷繞在輥筒上，輥軸支承在軸承座上，輥軸還與螺旋板簧的內圈連接，螺旋板簧的外圈與固定安裝的定齒圈配合。本發明通過設置的鋼絲繩張緊裝置，提高了監測的精度，且實現大量程的監測，完全可以對三個階段的滑坡數據實現全程監測。
【專利說明】一種多通道大變形滑坡位移自動監測裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及滑坡位移監測領域，特別是一種多通道大變形滑坡位移自動監測裝置及方法。
【背景技術】
[0002]邊坡在山區隨處可見，由於所在區域地質條件不同，有的邊坡上表面與下部基體間會存在著邊坡滑移帶，這些滑移帶通常深度在幾十米的範圍內。隨著地質條件的不斷變化，滑移帶上方與下部基體會發生相對移動，即產生滑移。滑移的速度與本地區的地質情況有很大的關係，通常情況下滑移會分為三個階段:第一階段處於滑移萌生階段，在此階段會形成滑移帶；第二階段，滑移帶相對位置改變的速度非常緩慢，此滑移帶處於穩定的緩慢滑移階段；第三階段，失穩的滑移階段，在此階段滑移速度會逐漸加快，最終會產生滑坡，發生地質災害。因此如何實時監測滑坡滑移帶產生的位移，對預防大壩潰堤、山區滑坡、高速公路及鐵路路基沉降等災難性事故的發生，提前採取防範措施，具有非常重要的意義。
[0003]目前使用的滑坡位移測量儀，量測範圍很小，因此當滑坡還處於穩定滑移階段時，測量儀已超出測量範圍，後續無法進行監測使用，尤其是針對滑坡位移出現的第三階段，無法監測。因此很難對滑坡的發生進行預報，而且此量測儀器只能測量一個點的位移，在實際應用中，很多地質條件出現的滑移帶不止一條，在這種情況下，根本無法使用。
[0004]而且現有量測儀器的維護和數據採集也較為麻煩，例如需要定時給蓄電池充電，數據採集需要在現場採集，無法做到實時採集數據。

【發明內容】

[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種多通道大變形滑坡位移自動監測裝置，可以實現大量程的滑坡位移監控，且裝置維護和數據採集方便。
[0006]本發明所要解決的另一技術問題是提供一種多通道大變形滑坡位移自動監測方法，可以實現對不同滑移帶位置發生的相對位移進行監測，且量程大，精度高，裝置維護和數據採集方便。
[0007]為解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是:一種多通道大變形滑坡位移自動監測裝置，包括用於與錨栓連接的鋼絲繩，鋼絲繩與位移監測裝置連接，所述的位移監測裝置的結構為:
鋼絲繩穿過位移量測單元後和鋼絲繩張緊裝置連接，位移量測單元與機械式量測傳感器和/或電子式量測傳感器連接；
所述的鋼絲繩張緊裝置中，鋼絲繩卷繞在輥筒上，輥軸支承在軸承座上，輥軸還與螺旋板簧的內圈連接，螺旋板簧的外圈與固定安裝的定齒圈配合。
[0008]優選的，所述的定齒圈內壁設有多個沿圓周均布的圓弧槽，螺旋板簧的外圈端頭設有置於圓弧槽內的柱形端頭。
[0009]進一步優選的，螺旋板簧的外圈與柱形端頭之間還設有回彎部。[0010]優選的，所述的鋼絲繩為多根，相應地位移量測單元和鋼絲繩張緊裝置也為多組。
[0011]優選的，電子式量測傳感器與數據處理單元連接，數據處理單元與無線發送單元連接。
[0012]優選的，還設有太陽能電池板，太陽能電池板與蓄電池連接，蓄電池為位移監測裝
置供電。
[0013]一種採用上述裝置進行多通道大變形滑坡位移自動監測的方法，包括以下步驟:
一、通過地質勘探，確定滑移帶的位置，開挖垂直穿過滑移帶的井筒，在井筒從上到下設置多個錨栓；
二、鋼絲繩一端與錨栓連接，鋼絲繩的另一端與位移監測裝置連接；
三、通過位移監測裝置內的鋼絲繩張緊裝置將鋼絲繩張緊，即可開始進入位移監測； 其中，機械式量測傳感器供現場巡視讀數；
電子式量測傳感器獲得的數據經過數據處理單元處理後，按相應設備編組號經無線發送單元發射，供遠端接收；
通過上述步驟實現多通道大變形滑坡位移自動監測。
[0014]所述的錨栓至少有一個位於滑移帶以下。
[0015]優選的，鋼絲繩位於井筒內的部分套有塑料管。
[0016]本發明提供的一種多通道大變形滑坡位移自動監測裝置，通過設置的鋼絲繩張緊裝置，提高了監測的精度，且實現大量程的監測，完全可以對三個階段的滑坡數據實現全程監測；設置的機械式量測傳感器，便於現場巡視人員實時讀取數據；設置的無線發送單元便於實現遠程數據採集，提高了安全性；設置的太陽能電池板，可以減少裝置的維護次數。
[0017]本發明提供的一種多通道大變形滑坡位移自動監測方法，可以實現對不同滑移帶位置發生的相對位移進行監測，且量程大，精度高。裝置維護便利，數據可以現場和遠程採集，使用方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明:
圖1為本發明的整體結構示意圖。
[0019]圖2為本發明中位移監測裝置的結構示意圖。
[0020]圖3為本發明中鋼絲繩張緊裝置的側視圖。
[0021]圖4為本發明中輥筒的支承結構示意圖，圖中僅繪製了對稱結構中的一半。
[0022]圖中:位移監測裝置1，無線發送單元11，鋼絲繩張緊裝置12，輥筒121，定齒圈122，螺旋板簧123，軸承座124，輥軸125，柱形端頭126，回彎部127，數據處理單元13，機械式量測傳感器14，位移量測單元15，電子式量測傳感器16，井筒2，鋼絲繩3，錨栓4，太陽能電池板5,蓄電池6。
【具體實施方式】
[0023]實施例1:
如圖廣4中，一種多通道大變形滑坡位移自動監測裝置，包括用於與錨栓4連接的鋼絲繩3，鋼絲繩3與位移監測裝置I連接，所述的位移監測裝置I的結構為: 鋼絲繩3穿過位移量測單元15後和鋼絲繩張緊裝置12連接，位移量測單元15與機械式量測傳感器14和/或電子式量測傳感器16連接；同時設置機械式量測傳感器14和電子式量測傳感器16可以實現現場讀數和遠程採集同時進行，提高裝置的適應性，當處於斷電狀態下，可以現場讀數，而在危險狀態下，例如滑移進入第二或第三階段時，可以實現遠程採集數據，以提高安全性。本發明採用位移量測單元15，而鋼絲繩張緊裝置12在後的連接結構，這樣鋼絲繩3先帶動位移量測單元15的軸旋轉，然後再進入到輥筒121，因此不會影響到位移量測單元15的測量精度，相應地由於鋼絲繩張緊裝置12將鋼絲繩張緊，還提高了位移量測單元15的測量精度，尤其是在具有滑移回位狀態下，本發明的裝置仍能精確測得相關的數據。
[0024]如圖2?4，所述的鋼絲繩張緊裝置12中，鋼絲繩3卷繞在輥筒121上，輥軸125支承在軸承座124上，輥軸125還與螺旋板簧123的內圈連接，螺旋板簧123的外圈與固定安裝的定齒圈122配合。設置的螺旋板簧123可以使輥筒121始終處於張緊狀態，即便滑移出現回位的狀態，螺旋板簧123也可以將鋼絲繩3收緊，從而電子式量測傳感器16還可以將該狀態記錄並發送。當滑移超出螺旋板簧123的壓縮極限後，螺旋板簧123的外圈則在定齒圈122的內壁逐齒跳動，以使使輥筒121始終處於張緊狀態的同時，也不會影響鋼絲繩3的量程。
[0025]優選的，所述的定齒圈122內壁設有多個沿圓周均布的圓弧槽，螺旋板簧123的外圈端頭設有置於圓弧槽內的柱形端頭126。由此結構，當柱形端頭126沿著定齒圈122的圓弧槽跳動時，更為順滑。
[0026]進一步優選的，螺旋板簧123的外圈與柱形端頭126之間還設有回彎部127。由此結構，螺旋板簧123的柱形端頭126在沿著順時針和逆時針跳動時都很順滑。不會影響位移量測單元15的測量。
[0027]優選的，所述的鋼絲繩3為多根，相應地位移量測單元15和鋼絲繩張緊裝置12也為多組。由此結構，可以對不同深度的測量點的位移進行監測，並可以獲得各個點之間的相對位移。
[0028]優選的，電子式量測傳感器16與數據處理單元13連接，數據處理單元13與無線發送單元11連接。由此結構，便於實現遠程採集，其中數據處理單元13將電子式量測傳感器16的位移時間和位移值轉換為數位訊號，並與設備編組號連結，屬於現有技術常用的設備，這裡不再贅述。
[0029]優選的，還設有太陽能電池板5，太陽能電池板5與蓄電池6連接，蓄電池6為位移監測裝置I供電。優選的，將太陽能電池板5設置在位移監測裝置I的上方，除供電外，還可以起到防雨的作用。可根據不同的場所，陰天天數，選擇不同的蓄電池6容量。
[0030]實施例2:
在實施例1的基礎上，如圖1中，一種採用上述裝置進行多通道大變形滑坡位移自動監測的方法，包括以下步驟:
一、通過地質勘探，確定滑移帶的位置，開挖垂直穿過滑移帶的井筒2，在井筒2從上到下設置多個錨栓4;
二、鋼絲繩3—端與錨栓4連接，鋼絲繩3的另一端與位移監測裝置I連接；
三、通過位移監測裝置I內的鋼絲繩張緊裝置12將鋼絲繩3張緊，即可開始進入位移監測；
其中，機械式量測傳感器14供現場巡視讀數；當電源出現故障無法正常供電時，機械式量測傳感器14的測量數據無需用電，通過巡迴監測人員，到量測位置現場，直接讀取所測位移值。
[0031]電子式量測傳感器16獲得的數據經過數據處理單元13處理後，顯示並存儲鋼絲繩3的位移量，此存儲單元為循環更新，記錄內容為時間、量測點的位移量，按相應設備編組號經無線發送單元11發射，供遠端接收，用於後續數據處理；
利用深部測點鋼絲繩位移量減去其緊鄰上部測點位移量可以得到待測點滑帶產生的位移量，以此類推，可分別得出所有滑帶的滑移量，而最底部所測滑移量為總的深部位移量。
[0032]通過上述步驟實現多通道大變形滑坡位移自動監測。
[0033]優選的，所述的錨栓4至少有一個位於滑移帶以下。
[0034]優選的，鋼絲繩3位於井筒2內的部分套有塑料管。鋼絲繩的長度依據井深及測量量程而定，放置井下的鋼絲繩採用工程塑料管保護，由此結構，防止在滑移過程中，鋼絲繩嵌入測試孔的內壁造成的量測誤差。
【權利要求】
1.一種多通道大變形滑坡位移自動監測裝置，包括用於與錨栓(4)連接的鋼絲繩(3)，鋼絲繩(3)與位移監測裝置(I)連接，其特徵是:所述的位移監測裝置(I)的結構為: 鋼絲繩(3)穿過位移量測單元(15)後和鋼絲繩張緊裝置(12)連接，位移量測單元(15)與機械式量測傳感器(14)和/或電子式量測傳感器(16)連接； 所述的鋼絲繩張緊裝置(12)中，鋼絲繩(3)卷繞在輥筒(121)上，輥軸(125)支承在軸承座(124)上，輥軸(125)還與螺旋板簧(123 )的內圈連接，螺旋板簧(123 )的外圈與固定安裝的定齒圈(122)配合。
2.根據權利要求1所述的一種多通道大變形滑坡位移自動監測裝置，其特徵是:所述的定齒圈(122)內壁設有多個沿圓周均布的圓弧槽，螺旋板簧(123)的外圈端頭設有置於圓弧槽內的柱形端頭(126)。
3.根據權利要求2所述的一種多通道大變形滑坡位移自動監測裝置，其特徵是:螺旋板簧(123)的外圈與柱形端頭(126)之間還設有回彎部(127)。
4.根據權利要求1所述的一種多通道大變形滑坡位移自動監測裝置，其特徵是:所述的鋼絲繩(3)為多根，相應地位移量測單元(15)和鋼絲繩張緊裝置(12)也為多組。
5.根據權利要求1所述的一種多通道大變形滑坡位移自動監測裝置，其特徵是:電子式量測傳感器(16)與數據處理單元(13)連接，數據處理單元(13)與無線發送單元(11)連接。
6.根據權利要求1所述的一種多通道大變形滑坡位移自動監測裝置，其特徵是:還設有太陽能電池板(5)，太陽能電池板(5)與蓄電池(6)連接，蓄電池(6)為位移監測裝置(I)供電。
7.一種採用上述裝置進行多通道大變形滑坡位移自動監測的方法，其特徵是包括以下步驟: 一、通過地質勘探，確定滑移帶的位置，開挖垂直穿過滑移帶的井筒(2)，在井筒(2)從上到下設置多個錨栓(4); 二、鋼絲繩(3)—端與錨栓(4)連接，鋼絲繩(3)的另一端與位移監測裝置(I)連接； 三、通過位移監測裝置(I)內的鋼絲繩張緊裝置(12)將鋼絲繩(3)張緊，即可開始進入位移監測； 其中，機械式量測傳感器(14)供現場巡視讀數； 電子式量測傳感器(16)獲得的數據經過數據處理單元(13)處理後，按相應設備編組號經無線發送單元(11)發射，供遠端接收； 通過上述步驟實現多通道大變形滑坡位移自動監測。
8.根據權利要求7所述的一種多通道大變形滑坡位移自動監測的方法，其特徵是:所述的錨栓(4)至少有一個位於滑移帶以下。
9.根據權利要求7所述的一種多通道大變形滑坡位移自動監測的方法，其特徵是:鋼絲繩(3)位於井筒(2)內的部分套有塑料管。
【文檔編號】G01B21/02GK103822602SQ201410066288
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月26日 優先權日:2014年2月26日
【發明者】孟召平, 易武, 王建強 申請人:三峽大學