CN107014542A - 一种智能化边坡安全监测系统 - Google Patents

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CN107014542A CN201710269109.9A CN201710269109A CN107014542A CN 107014542 A CN107014542 A CN 107014542A CN 201710269109 A CN201710269109 A CN 201710269109A CN 107014542 A CN107014542 A CN 107014542A
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赵宇飞
汪小刚
王玉杰
姜龙
林兴超
段庆伟
曹瑞琅
李林昊
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    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/04Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands

Abstract

本发明公开了一种智能化边坡安全监测系统,它包括:预埋在边坡内的若干个加固用的预应力锚索;安装在预应力锚索外锚头上的高精度卫星导航定位接收机和无线传输模块;附着在预应力锚索钢绞线不同位置的若干个光纤张拉力传感器及光纤罗经;用于数据处理的微机。本发明利用高精度的卫星定位系统,以及高精度监测设备,结合在岩体边坡表面的高精度卫星定位接收机以及数据交互模块,对内部监测信息的校核与修正,保证岩体内观监测信息的精确度和可靠性;形成真实的岩质边坡位移场,确定边坡滑动方向,确定边坡在运行过程中的失稳模式,进行边坡失稳的预警预判,并制定相关的应急预案,为我国重要的边坡工程的安全运行提供重要的技术支撑。

Description

一种智能化边坡安全监测系统
技术领域
本发明涉及一种智能化边坡安全监测系统,主要应用于岩土工程中预应力锚固领域,属于岩土工程领域。
背景技术
岩土工程中,高边坡工程是其中一个重要的分支,尤其是在水利水电等工程中,高边坡运行的安全稳定性是关系到整个工程运行的关键,因此高边坡安全监测是高边坡工程治理中的重要内容,也是高边坡运行中安全预警预报的重要基础。
目前在高边坡安全监测工程中,主要采用的监测设备有:多点位移计,用来监测高边坡内部关键点的相对位移;测斜管,用来检测垂直钻孔中不同深度的各点的相对位移以及变形方向;渗压计:用来监测边坡内部的地下水水位的高低,从而了解地下水的涨落情况。
目前在实际工程中,设计人员利用上述各种传感器,按照边坡破坏模式等基础信息,进行边坡的测线规划,按照边坡监测测线的方式布置监测设备,并且利用这些设备的监测信息的综合分析,确定边坡在一定时间节点的运行安全状态,保证边坡运行稳定。
目前,这种高边坡安全监测系统的缺点:1、监测设备可靠性较差,如预应力锚索测力计,一直处在外锚头较大的压力作用下,随着时间的推移,锚索测力计不能够取下来进行校准,因此,锚索测力计随着锚固时间的增加,其测值可靠度会愈来愈低。2、针对预应力锚索来说,目前常规的监测方法只能够监测外锚头下的锚索预应力,但是预应力锚索内锚头、以及沿程不同部位的张拉力与空间变位信息,是预应力锚索长期运行过程中健康状况评价的重要信息。常规的监测方法不能够取得这些重要的预应力锚索长期运行健康状态参数。3、目前,常规的高边坡监测中,都采用多点位移计、测斜管、渗压计等多种监测设备进行边坡运行状况的监测,如何对这些监测数据进行综合分析,也是难点。
因此,需要在目前监测技术发展现状基础上,结合预应力锚索发展新技术,建立一套基于预应力锚索的边坡监测设备与技术。
发明内容
鉴于上述原因,本发明的目的是提供一种新型的智能化的边坡安全监测系统。该智能化边坡安全监测系统利用高精度的卫星定位系统,建立能够附着在岩体内预应力锚索上,直接反应岩土体内部的相对位移以及预应力锚索不同部位的受力状态的高精度设备,对边坡内部进行实时监测,数据的实时交互,保证岩体内监测信息的精确度。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:一种智能化边坡安全监测系统,其特征在于:它包括:预埋在边坡内的若干个加固用的预应力锚索;安装在预应力锚索外锚头上的高精度卫星导航定位接收机和无线传输模块;附着在预应力锚索钢绞线不同位置的若干个光纤张拉力传感器及光纤罗经;用于数据处理的微机;所述光纤张拉力传感器及光纤罗经通过光纤将数据传输给无线传输模块,无线传输模块又将数据通过无线传输方式传输给用于数据处理的微机。
本发明为基于预应力锚索开发的适合长期运行监测的新的监测系统。本发明利用安装在预应力锚索外锚头上的高精度卫星定位接收机以及在锚索中沿程布置的光纤张拉传感器与光纤罗经,通过监测预应力锚索沿程张拉力变化以及锚索变位,可以推求出边坡不同位置变形信息。本发明只利用一套光纤传感器就可以实现数据的采集,不需要采用别的数据采集设备;另外,由于光纤传感器其材料特殊性,不会发生腐蚀失效,能够满足预应力锚索恶劣的工作环境的要求。由于本发明在外锚头处安装了高精度卫星定位接收机,可以将外锚头高精度卫星定位接收机的定位信息与内部的光纤罗经建立联系,进行数据的互相校核,提高数据的可靠性;在边坡不同预应力锚索上安装的高精度定位接收机,可以相互进行数据校核,提高整个监测系统的测量精度。
附图说明
图1为本发明智能化边坡安全监测系统原理图;
图2为利用本发明进行边坡安全监测形成的监测阵图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构进行进一步详细说明。
如图1、图2所示,本发明提供的智能化边坡安全监测系统包括:预埋在边坡内的若干个加固用的预应力锚索1;安装在预应力锚索外锚头2上的高精度卫星导航定位接收机3,以及无线传输模块4;附着在预应力锚索钢绞线不同位置的若干个光纤张拉力传感器及光纤罗经5,用于数据处理的微机。
光纤张拉力传感器及光纤罗经5通过光纤将数据传输给无线传输模块4,无线传输模块4又将数据通过无线传输方式传输给用于数据处理的微机。
本发明利用目前飞速发展的我国北斗导航定位技术(兼容目前常用的美国GPS等国际定位导航技术)对安装在边坡内的每个预应力锚索进行一对一的跟踪监测,利用安装在预应力锚索外锚头上的无线传输模块,将安装在锚索钢绞线不同位置的光纤罗经采集到的数据实时准确地传输给控制端的微机,对光纤罗经采集的数据进行交互与校核,保证内部监测得到的相对位置变化的准确性。
本发明利用附着在预应力锚索钢绞线不同位置上的光纤张拉力传感器能够计算得到不同点预应力锚索钢绞线上的张拉力,进而可以大致估算预应力锚索的张拉力;并利用光纤罗经能够得到该点预应力锚索的空间变化相对位置的变化,进而准确地反应该点岩体的位移相对值。本发明采用光纤传感器由于其材料特殊性,光纤不会发生腐蚀失效,能够满足预应力锚索恶劣的工作环境的要求,且能够做到长期有效地监测。
在实际工程中,技术人员可以根据边坡中失稳破坏模式、坡体结构、边坡岩体工程力学特征参数等影响因素,综合考虑预应力锚索的布置以及预应力锚索上光纤张拉力传感器和光纤罗经的布置。
需要说明的是,为延长光纤张拉力传感器及光纤罗经5的使用寿命,本发明在光纤张拉力传感器及光纤罗经的外面加装了一个保护罩。
本发明利用高精度的卫星定位系统,以及附着在岩体中用于加固的预应力锚索,直接反应岩土体内部相对位移、受力状态,结合在岩体边坡表面的高精度卫星定位接收机以及数据交互模块,进行岩体边坡外观监测与内观监测的信息交互,对内部监测信息的校核与修正,保证岩体内观监测信息的精确度和可靠性。
另外,本发明通过岩质边坡中按照一定的监测断面进行监测设备的布置,通过不同监测点位的信息交互,可以保证每次采集到的监测信息准确性,进而可以形成真实的岩质边坡位移场,并在此基础上确定边坡滑动方向,确定边坡在运行过程中的失稳模式,并为通过监测数据的分析,进行边坡失稳的预警预判,并制定相关的应急预案。
本发明在整个边坡中,利用不同位置的预应力锚索中附着的相关传感器进行整个边坡体系的数据交互与校核,得到整个边坡中不同位置,不同深度在某一时间节点中的位移场,以及不同深度锚索的张拉力,对整个边坡在运行阶段的位移发展规律、边坡可能失稳模式以及边坡失稳之后紧急应急预案的制定都有重要的指导作用,为我国重要的边坡工程的安全运行提供重要的技术支撑。
以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理,对于本领域的技术人员来说,在不背离本发明的精神和范围的情况下,任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变,均属于本发明保护范围之内。

Claims (2)

1.一种智能化边坡安全监测系统,其特征在于:它包括:
预埋在边坡内的若干个加固用的预应力锚索;
安装在预应力锚索外锚头上的高精度卫星导航定位接收机和无线传输模块;
附着在预应力锚索钢绞线不同位置的若干个光纤张拉力传感器及光纤罗经;
用于数据处理的微机;
所述光纤张拉力传感器及光纤罗经通过光纤将数据传输给无线传输模块,无线传输模块又将数据通过无线传输方式传输给用于数据处理的微机。
2.根据权利要求1所述的智能化边坡安全监测系统,其特征在于:所述光纤张拉力传感器及光纤罗经的外面加装有保护罩。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109518736A (zh) * 2018-12-21 2019-03-26 河海大学 一种基于北斗定位的多矢量边坡监测锚杆及监测方法
CN111811422A (zh) * 2020-07-30 2020-10-23 中国水利水电科学研究院 一种基于锚索稳固的岩石边坡形变在线监测采集装置

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