CN102829728A - 边坡、滑坡综合监测系统 - Google Patents
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Abstract
边坡、滑坡综合监测系统，能对坡体表面位移、深部位移、支挡结构土压力及锚固结构内力进行综合监测，并实现数据的高效采集和自动化处理。它包括：边坡坡面位移监测单元，布设于边坡坡面上，采用拉绳式光纤光栅位移传感器，其两端分别固定于边坡坡面上和坡体支挡结构顶部；边坡支护结构受力监测单元，由竖向间隔埋设于坡体支挡结构背面的光纤光栅压力盒和设置在坡体锚固构件上的光纤光栅测力计构成；边坡内部变形监测单元，为钻孔埋入坡体内的光纤光栅智能锚杆；数据采集传输装置，由多通道波长解调仪和监测计算机构成。
Description
技术领域
本发明涉及一种对边坡坡体表面位移、深部位移、支挡结构土压力及锚固结构内力进行综合监测的边坡、滑坡综合监测系统。
背景技术
传统边（滑）坡监测方法，大体可分为如下三类：巡视观察法、外部观测法和内部观测法。
巡视观察法，定期安排地质人员沿一定线路对边坡及可能影响的范围内进行巡视观察，观测坡面、地表附近建筑物、构筑物是否有裂缝、是否产生地面鼓胀、局部坍塌，仔细寻找发现其变形迹象及出现的地裂缝的发展变化，同时对地下水出露情况及其它异常情况进行观测。裂缝、地下水调查及简易观测是巡视法的主要内容。地质巡视只能观测坡体明显的异常现象，如较大的裂缝等，不可能观测到微小的坡体变形，观测范围和时间有限，观测精度受人为因素影响大，有可能出现误判、漏判情况。从监测的角度出发，巡视只能作为补充而不能起主导作用。
外部观测方法，包括精密大地测量技术、GPS测量技术、近景摄影测量和INSAR干涉雷达测量等，上述方法皆以坡体表面位移（包括水平位移测量和垂直位移测量）为观测对象，只能观测地表点的位移情况，对坡体内部的变形发展情况无法确定，不利于研究坡体的变形特征和为工程处理提供足够的设计依据；外观方法在观测时要求人员较多，野外作业及资料整理时间相对较长，不利于监测信息的及时反馈。受通视条件和气象条件影响较大，连续观测能力较差，难以实现自动化观测等。
内部观测方法，将测试元件埋入坡体内部，监测坡体在工程实施过程中的各种物理量变化的方法。内观法仍以最直观的物理量与坡体变形作为主要的观测对象，常用的仪器有：多点位移计、倾斜仪、测缝计、沉降仪、收敛计等，其最大的优点在于可连续不间断地了解坡体内部的变形分布，确定坡体的变形深度及加固处理的深度；另外，仪器的观测精度较高（可达0.01～0.1mm），可较早地探测到坡体变形的异常迹象。内观法还可观测支护结构的受力状态（如采用钢筋计、锚索测力计、应变计、土压力计等），与变形观测成果进行综合分析，了解支护体的工作状态并评价支护的有效性等。由于传感器技术和自动化技术的发展，埋入式仪器大都可以实现集中遥测或自动化观测，观测周期短且可连续进行观测。
传统监测技术存在一些缺陷，如多点测量周期长，无法实现自动测量和数据处理，传感器精度低、耐久性差、难以集成等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种边坡、滑坡综合监测系统，基于光纤光栅传感器，对坡体表面位移、深部位移、支挡结构土压力及锚固结构内力进行综合监测，并实现数据的高效采集和自动化处理。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的边坡、滑坡综合监测系统，其特征是它包括：边坡坡面位移监测单元，布设于边坡坡面上，采用拉绳式光纤光栅位移传感器，其两端分别固定于边坡坡面上和坡体支挡结构顶部；边坡支护结构受力监测单元，由竖向间隔埋设于坡体支挡结构背面的光纤光栅压力盒和设置在坡体锚固构件上的光纤光栅测力计构成；边坡内部变形监测单元，为钻孔埋入坡体内的光纤光栅智能锚杆；数据采集传输装置，由通过光纤光缆与拉绳式光纤光栅位移传感器、光纤光栅测力计、光纤光栅压力盒、光纤光栅智能锚杆相连的多通道波长解调仪和对其所采集数据进行数字信号处理的监测计算机构成。
本发明的有益效果是，基于光纤光栅传感器实现对边（滑）坡坡体表面、坡体内部及支挡、锚固结构的一体化立体监测；实现了监测数据的高效传输，采用多通道波长解调仪并连接计算机实现数据自动采集和处理；光纤光栅传感器精度高、耐久性好，适合复杂环境条件下的边（滑）坡长期监测；实现了数据自动分析处理，可以与预测、预警技术结合，实现对边（滑）坡的实时监控和自动报警。
附图说明
本说明书包括如下三幅附图：
图1是本发明边坡、滑坡综合监测系统的结构意图；
图2是本发明边坡、滑坡综合监测系统中的光纤光栅测力计结构意图；
图3是本发明边坡、滑坡综合监测系统的结构框图。
图中零部件、部位及编号：图中零部件、部位及编号：坡体支挡结构1、坡体锚固构件2、拉绳式光纤光栅位移传感器10、光纤光栅测力计20、光纤光栅压力盒30、光纤光栅智能锚杆40、锚杆40a、光栅串40b、多通道波长解调仪50、监测计算机60。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1和图3，本发明的边坡、滑坡综合监测系统，包括：
1、边坡坡面位移监测单元，布设于边坡坡面上，采用拉绳式光纤光栅位移传感器10，其两端分别固定于边坡坡面上和坡体支挡结构1顶部。用于了解滑体地表水平变形、垂直变形情况、滑体滑动方向以及坡体支挡结构1的顶端位移。
2、边坡支护结构受力监测单元，由竖向间隔埋设于坡体支挡结构1背面的光纤光栅压力盒30和设置在坡体锚固构件2上的光纤光栅测力计20构成。通过光纤光栅压力盒30监测施加于支护结构的压力分布与变化趋势，了解支护结构的工作状态，检验支护结构设计的合理性和加固效果。通过光纤光栅测力计20实现对锚固结构内力的监测，了解锚固结构的加固效果及边坡稳定状态。
3、边坡内部变形监测单元，为钻孔埋入坡体内的光纤光栅智能锚杆40，用来测量边坡内部变形和位移。
4、数据采集传输装置，由通过光纤光缆与拉绳式光纤光栅位移传感器10、光纤光栅测力计20、光纤光栅压力盒30、光纤光栅智能锚杆40相连的多通道波长解调仪50和对其所采集数据进行数字信号处理的监测计算机60构成，完成监测数据的自动化采集和分析。
与现有监测方法相比较，本发明基于光纤光栅传感器实现对边（滑）坡坡体表面、坡体内部及支挡、锚固结构的一体化立体监测；实现了监测数据的高效传输，采用多通道波长解调仪并连接计算机实现数据自动采集和处理；光纤光栅传感器精度高、耐久性好，适合复杂环境条件下的边（滑）坡长期监测；实现了数据自动分析处理，可以与预测、预警技术结合，实现对边（滑）坡的实时监控和自动报警。
图2公开了所述光纤光栅智能锚杆40的一种具体结构，即光纤光栅智能锚杆40由锚杆40a和三根由多个光纤光栅串接的光栅串40b构成，锚杆40a周向等距间隔开设有三条沿长度方向延伸的凹槽，每一条凹槽内嵌入一光栅串40b。
以上所述只是用图解说明本发明边坡、滑坡综合监测系统的一些原理,并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
Claims (2)
1.边坡、滑坡综合监测系统，其特征是它包括：边坡坡面位移监测单元，布设于边坡坡面上，采用拉绳式光纤光栅位移传感器（10），其两端分别固定于边坡坡面上和坡体支挡结构（1）顶部；边坡支护结构受力监测单元，由竖向间隔埋设于坡体支挡结构（1）背面的光纤光栅压力盒（30）和设置在坡体锚固构件（2）上的光纤光栅测力计（20）构成；边坡内部变形监测单元，为钻孔埋入坡体内的光纤光栅智能锚杆（40）；数据采集传输装置，由通过光纤光缆与拉绳式光纤光栅位移传感器（10）、光纤光栅测力计（20）、光纤光栅压力盒（30）、光纤光栅智能锚杆（40）相连的多通道波长解调仪（50）和对其所采集数据进行数字信号处理的监测计算机（60）构成。
2.如权利要求1所述的边坡、滑坡综合监测系统，其特征是：所述光纤光栅智能锚杆（40）由锚杆（40a）和三根由多个光纤光栅串接的光栅串（40b）构成，锚杆（40a）周向等距间隔开设有三条沿长度方向延伸的凹槽，每一条凹槽内嵌入一光栅串（40b）。
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