CN108109343A - 一种简易型山体滑坡监测的方法 - Google Patents

Abstract

一种简易型山体滑坡监测的方法，在崩塌、滑坡的监测区域进行应力变形监测，监测区域均匀分布应变片检测元件；开槽器在崩塌、滑坡的监测区域的地基土表面均匀开有应力变形监测槽，槽的深度是1m至地表；在所开槽内放置应变片检测元件，应变片检测元件包括检测应变片和放大电路和无线发射单元；检测应变片采用电阻应变片或半导体应变片粘贴在测量压力的弹性元件表面上,根据所测电阻变化的大小来测量未知压力。电阻应变片传感器通过桥式电路检测，通过运放电路部份使用高放大倍数进行放大，触发无线发射模块发射数据。

Description

一种简易型山体滑坡监测的方法

技术领域

本发明涉及一种简易技术监测手段用于山体滑坡监测的方法与装置。

背景技术

山体滑坡崩塌是一种会造成严重后果的自然灾害，也包括建设在山地的交通设施也日益会碰到崩塌、滑坡的重大影响；现有的崩塌、滑坡、泥石流监测规范DZT0221-2006在原则和基本监测方法上已经给出了一些手段。

现有技术已经有图像、地磁、声波等传感器对崩塌、滑坡、泥石流监测方法报导，但存在着：电路结构复杂，由于图像、地磁、声波等传感器因技术原理原因，往往需要配合智能处理器进行数据处理，因此电路结构复杂；成本高。由于电路结构复杂，导致成本难以降低。也会影响到监测的可靠性；更新的技术还有包括连续分布于布里渊光纤监测应变，如CN103968773A公开了一种能进行复杂构件表面二维应变检测的高温光纤光栅应变片，它是由高温恒弹合金基底、高温布拉格光栅A、高温布拉格光栅B和高温布拉格光栅C以及耐高温覆盖层组成的，其特征在于：高温恒弹合金基底为“十”字形或“T”字形，三只高温布拉格光栅用高温胶固定在基底上，并且用耐高温覆盖层加以封装保护。

CN 106595510A公开了一种应变片，包括第一安装部、第二安装部和连接于所述第一安装部和所述第二安装部之间的感应部，所述第一安装部、所述感应部和所述第二安装部沿第一预设方向依次连接；所述感应部包括感应部本体和连接于所述感应部本体两端的增敏结构，所述增敏结构具有沿所述第一预设方向延伸的弯曲结构，所述感应部本体通过两端的所述增敏结构分别与所述第一安装部和所述第二安装部连接。

CN106049399A公开了一种分布式光纤感测地基变形、确定地基破坏形式与承载力的方法，包括如下步骤：(1)采用开槽器在地基土表面开一条长5m、宽10cm、深3m的槽，从槽的底部开始由下向上按1m的间隔逐层埋入S型布设的分布式应变感测光纤，每布设一层光纤回填1m土，继续布设下一层，直至布设完成所有3层光纤；所述光纤为全分布式应变感测光纤或刻有光纤布拉格光栅的准分布式应变感测光纤；(2)在所开槽的正上方放置一块长×宽×高为100cm×50cm×10cm的刚性承压板，并采用千斤顶分荷重级施加荷载；所述承压板的长边与光纤铺设方向平行；(3)利用光纤解调设备采集、记录步骤(1)所述应变感测光纤在不同荷载下的应变值；所述光纤解调设备是全分布式光纤解调仪或准分布式光纤布拉格光栅解调仪；(4)对监测得到的应变读数进行插值，并画出地基土体在不同荷载下的应变云图，从而判断地基破坏形式；(5)作出荷载–特征点应变曲线即p-ε曲线，采用双曲线函数对曲线进行拟合，并求出地基的极限承载力值。

发明内容

本发明目的是，提出一种简易型山体滑坡监测的方法与装置，尤其是提出一种成本低廉，安装施工方便，监测信号又是相当可靠的简易型山体滑坡监测的方法与装置。

本发明技术方案是，一种简易型山体滑坡监测的方法，在崩塌、滑坡的监测区域进行应力变形监测，监测区域均匀分布应变片检测元件；开槽器在崩塌、滑坡的监测区域的地基土表面均匀开有应力变形监测槽，槽的深度是1m至地表；在所开槽内放置应变片检测元件，应变片检测元件包括检测应变片和放大电路和无线发射单元；检测应变片采用电阻应变片或半导体应变片粘贴在测量压力的弹性元件表面上,根据所测电阻变化的大小来测量未知压力,也实现本次设计未知质量的检测。电阻应变片传感器通过桥式电路检测，通过运放电路部份使用高放大倍数进行放大，触发无线发射模块发射数据。

用于滑坡的检测监测，在滑坡的可能位置设有磁感应传感器，磁感应传感器输出的信号不会引发无线发射模块数据发送；当永磁体离开本监测装置时，磁感应传感器动作，输出信号变化，触发无线发射模块发射数据。

磁感应监测装置内部无智能处理器，无线发射模块发射数据中含有地址编码，由接收系统将地址与山体位置对应；设有数据集中接收器，对应接收多个监测单元的数据；当多个监测单元同时动作时，确认该区域发生了滑坡或者位移。

有益效果：本发明所述方法，电路结构非常简单。解决了现有的崩塌、滑坡、泥石流监测规范DZT0221-2006在原则和基本监测方法上和手段的不足。本发明所述二者结合的方法效果极好，成本低廉，安装施工方便；本发明电路原理非常简单；本发明成本极低；本发明安装实施便利。本发明简易型山体滑坡监测的方法与装置，崩塌、滑坡的监测区域进行应力变形及位移的监测，监测区域均匀分布，将高输出阻抗转化为低输出阻抗，将电荷灵敏度转为输出电压。且磁感应传感器与应力检测相结合可以将宏观与微观监测结合起来。

磁感应监测装置内部无智能处理器等装置，实现原理非常简单。本发明设有数据集中接收器，可以对应接收多个监测单元的数据。当多个监测单元同时动作时，可以确认该区域发生了滑坡或者位移。

附图说明

图1为磁感应监测装置安装示意图；

图2为图1磁感应监测装置内部实现原理图；

图3为应力放大电路示意图。

图4为数据集中接收器可以对应接收多个监测单元的数据。

具体实施方式

如图所示，由开槽器在可能崩塌、滑坡的监测区域的地基土表面均匀开有应力变形监测槽，槽的深度可以是1m至地表；在所开槽内放置应变片检测元件，应变片检测元件包括检测应变片和放大电路和无线发射单元。

检测应变片采用电阻应变片(金属丝、箔式或半导体应变片)粘贴在测量压力的弹性元件表面上,当被测压力变化时,弹性元件内部应力变形,这个变形应力使应变片的电阻产生变形,根据所测电阻变化的大小来测量未知压力,也实现本次设计未知质量的检测。电阻应变片传感器通过桥电路检测，通过运放电路部份使用高放大倍数进行放大，触发无线发射模块发射数据。用于监测滑坡导致的位移。

用于滑坡的检测监测，滑坡的可能位置设有磁感应传感器，磁感应传感器输出的信号不会引发无线发射模块数据发送。当永磁体离开本监测装置时，磁感应传感器动作，输出信号变化，触发无线发射模块发射数据。且无线发射模块发射数据中含有地址编码，可以交由接收系统将地址与山体位置对应。

在位移监测区域安装位移检测传感器，崩塌、滑坡、泥石流监测方法中，变形监测处于最重要的地位，变形监测包括位移监测和倾斜监测，位移监测分为地表的和地下(钻孔、平碉内等)的绝对位移和相对位移。

相对位移指监测崩塌、滑坡重点变形部位裂缝、崩滑面带两侧点与点之间的相对位移量，包括张开、闭合、错动、抬升、下沉等。

倾斜监测，分为地面倾斜监测和地下(平洞、竖井、钻孔等)倾斜监测，监测滑坡、崩塌的角变位与倾倒、倾摆变形及切层蠕滑。

相对而言，地应力、推力监测更为重要。

多个监测单元安装于山体容易滑坡的位置；本装置安装方式为图1所示。图中，红色部份为永磁铁，黄色部份为永磁铁外部防锈外壳(塑料、橡胶等材质均可)，为长条状；绿色部份为磁感应监测装置，外壳也为防绣材质(塑料、橡胶等材质均可)。

每个监测单元由永磁铁与磁感应监测装置组合购成。且安装时，长条形永磁铁横向放置，长条型磁感应监测装置纵向放置，两者紧密安装在一起。山体有滑坡或者位移时，因为安装位置的原因，山体表面的位移装导致永磁铁与磁感应装置产生间距，触发磁感应装置动作。

磁感应监测装置内部实现原理：磁感应装置内部分为三个部份，分别为电池、磁感应传感器、无线发射模块。

电池使用一次性电池，比如极低成本的钮扣电池。

磁感应传感器选用低功耗开关量输出型霍尔传感器，此类传感器工作时电流可低至几个uA。

无线发射模块选带地址编码功能的超外差发射芯片，比如pt2262。可以实现无数据发射时，极低的待机功耗(几个uA)。出厂时，每个发射模块应有唯一地址编码。

当整个监测装置待机时，整机功耗小于10uA。当监测到山体滑坡，发射信号时，功耗可小于30mA。

正常待机时，磁感应传感器输出的信号不会引发无线发射模块数据发送。当永磁体离开本监测装置时，磁感应传感器动作，输出信号变化，触发无线发射模块发射数据。且数据中含有地址编码，可以交由接收系统将地址与山体位置对应。

磁感应监测装置内部无智能处理器等装置，实现原理非常简单。本系统中，数据集中接收器可以对应接收多个监测单元的数据。多个监测单元可以安装于易发生滑坡地段的各个位置，且因为每个监测单元有独立的地址设置。当某个监测单元监测到滑坡或位移时，发射给数据集中接收器，接收器可以将该地址转换为实际的地理位置。通常仅有一个监测单元动作时，可以认为是误监测。当多个监测单元同时动作时，可以确认该区域发生了滑坡或者位移。

图3中Rbridge为电阻应变片传感器，用于监测滑坡导致的位移。

R1、R2与Rbridge串联在一起，可以减小工作电流；另一方面将导致传感器输出电压减弱，因此后续运放部份使用高放大倍数进行放大。

R3、R4、IC1购成了放大电路。

其中IC1选用极低功耗的单电源供电轨到轨运放，电压范围可以工作在1.5-5.5V，工作电流可以低于1uA。

R3，R4选用MΩ级高阻值电阻，一方面可以降低工作电流，另一方面使得电路放大倍数很高(可以大于1000倍)。系统+VCC直接由电池提供。

图4整体网络结构：本系统中，数据集中接收器可以对应接收多个监测单元的数据。多个监测单元可以安装于易发生滑坡地段的各个位置，且因为每个监测单元有独立的地址设置。当某个监测单元监测到滑坡或位移时，发射给数据集中接收器，接收器可以将该地址转换为实际的地理位置。通常仅有一个监测单元动作时，可以认为是误监测。当多个监测单元同时动作时，可以确认该区域发生了滑坡或者位移。

Claims (3)

1.一种简易型山体滑坡监测的方法，其特征是在崩塌、滑坡的监测区域进行应力变形监测，监测区域均匀分布应变片检测元件；开槽器在崩塌、滑坡的监测区域的地基土表面均匀开有应力变形监测槽，槽的深度是1m至地表；在所开槽内放置应变片检测元件，应变片检测元件包括检测应变片和放大电路和无线发射单元；检测应变片采用电阻应变片或半导体应变片粘贴在测量压力的弹性元件表面上,根据所测电阻变化的大小来测量未知压力；电阻应变片传感器通过桥式电路检测，通过运放电路部份使用高放大倍数进行放大，触发无线发射模块发射数据。

2.根据权利要求1所述的简易型山体滑坡监测的方法，其特征是用于滑坡的检测监测，在滑坡的可能位置设有磁感应传感器，磁感应传感器输出的信号不会引发无线发射模块数据发送；当永磁体离开本监测装置时，磁感应传感器动作，输出信号变化，触发无线发射模块发射数据。

3.根据权利要求1或2所述的简易型山体滑坡监测的方法，其特征是磁感应监测装置内部无智能处理器，无线发射模块发射数据中含有地址编码，由接收系统将地址与山体位置对应；设有数据集中接收器，对应接收多个监测单元的数据；当多个监测单元同时动作时，确认该区域发生了滑坡或者位移。