CN108560525B - 一种边坡防护监测装置的基准检测结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种边坡防护监测装置的基准检测结构，包括边坡以及斜向贯穿边坡的若干个检测孔，且所述检测孔的斜度和边坡的坡度相同，所述边坡顶部设置有基板，所述基板上设置有控制箱，所述基板底部设置有喷锚网，所述基板上设置有若干定位孔，所述定位孔上的基板表面设置有若干个斜向应拉装置，所述检测孔内部设置有坡境监测装置，且所述坡境监测装置连接有相对应的斜向应拉装置，所述基板的两侧底部设置有锚向检测装置，从而全方位的对边坡防护监测的数据进行立体化的采集，并提供有效直观的理论数据结构，进而能够对边坡防护的重点提供参照。

Description

一种边坡防护监测装置的基准检测结构

技术领域

本发明涉及边坡防护监测领域，具体为一种边坡防护监测装置的基准检测结构。

背景技术

边坡防护是保证路基强度和稳定性的重要措施之一，防护的重点是边坡由于地形的变化，道路设计标高与天然地面标高的相互关系不同，会出现高于天然地面的填方边坡低于天然地面的挖方路基即路堑和介于前两者之间的半填半挖路基，由岩土体填挖而成的边坡，改变了原地层的天然平衡状态，且暴露于自然环境中，长期受各种自然因素的影响，土体的物理力学性质会发生较大的变化，引起土体变形、移动，破坏边坡的稳定，甚至导致一系列环境地质问题和生态环境问题，如崩塌、滑坡、泥石流、土壤侵蚀和植被破坏等，而边坡防护是指以钢丝绳网为主的各类柔性网覆盖包裹在所需防护斜坡或岩石上，以限制坡面岩石土体的风化剥落或破坏以及危岩崩塌，或将落石控制于一定范围内运动。

而现有的边坡防护只是边坡的防护措施施工在边坡上，对于边坡没有实质性的长期监测，以及对边坡防护监测设置的理论安装位置的定性，而且在实施防护措施的过程中，由于自然环境的不同，边坡在自然沉降的过程中的沉降速度和内部应力的结构变化无法被很好的检测，从而造成反复的边坡防护加固过程。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种边坡防护监测装置的基准检测结构，从而全方位的对边坡防护监测的数据进行立体化的采集，并提供有效直观的理论数据结构，进而能够对边坡防护的重点提供参照，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种边坡防护监测装置的基准检测结构，包括边坡以及斜向贯穿边坡的若干个检测孔，且所述检测孔的斜度和边坡的坡度相同，其特征在于：所述边坡顶部设置有基板，所述基板上设置有控制箱，所述基板底部设置有喷锚网，所述基板上设置有若干定位孔，所述定位孔上的基板表面设置有若干个斜向应拉装置，所述检测孔内部设置有坡境监测装置，且所述坡境监测装置连接有相对应的斜向应拉装置，所述基板的两侧底部设置有锚向检测装置。

进一步地，所述喷锚网延伸至边坡的斜面，且所述喷锚网表面由一定数量的平行结面组合而成，平行结面的连接节点设置有固位套，所述固位套中通过水泥栓设置有微动传感器，且所述水泥栓连接有锚索，所述微动传感器的电线沿锚索中间穿过边坡，并通过斜向应拉装置电性连接在控制箱上，所述锚索穿过检测孔内壁处套装有外锚头。

进一步地，所述斜向应拉装置包括扭矩轴以及安装在扭矩轴两侧的支撑座，位于扭矩轴一侧所述支撑座上设置有扭矩传感器，位于扭矩轴另一侧的支撑座上设置有弹性装置，径向贯穿所述扭矩轴中间设置有转杆，所述转杆上绕制有无弹力绳，所述无弹力绳一端连接在坡境监测装置上，所述无弹力绳另一端连接有配重小车，所述配重小车底部安装有光滑轮，且所述光滑轮嵌装在基板表面设置的导向槽中。

进一步地，所述坡境监测装置包括安装在检测孔中的薄壁橡胶管，所述薄壁橡胶管中设置有浮轴杆，所述浮轴杆上设置有若干层的感应圈，每一层的所述感应圈由若干个臂式传感装置环形嵌装在浮轴杆上形成，所述臂式传感装置包括嵌入浮轴杆表面的压力传感器，所述压力传感器的探头上设置有V形支撑杆，所述V形支撑杆上设置有弧形接触片，所述浮轴杆顶部和底部均环形设置有导向轮。

进一步地，所述锚向检测装置包括铰接在基板四个边角底部的楔锚，所述楔锚和基板铰接处套装有环圈，所述基板中间设置有应力传感器，且位于同一侧的基板的边角处的两个所述环圈通过刚条连接在应力传感器上。

进一步地，所述固位套垂直边坡的坡面楔入边坡内部，且所述锚索通过水泥固封在固位套中，所述微动传感器和外锚头之间通过粉质土壤进行回填。

进一步地，所述无弹力绳连接在浮轴杆的顶部中间，且所述臂式传感装置连接有集线束，且所述集线束轴向穿过浮轴杆中心电性连接在控制箱上。

进一步地，所述检测孔顶部设置有保护盖，且所述保护盖内部设置有定滑轮，所述无弹力绳从定滑轮上绕过。

进一步地，所述薄壁橡胶管和检测孔内壁之间设置有碎石填充层，相邻检测孔中的浮轴杆呈空间上的首尾连接形式，所述感应圈的直径和薄壁橡胶管的内径相同，且感应圈的直径略大于环形设置在浮轴杆上的导向轮形成的直径。

进一步地，所述控制箱包括集成电路模块、坡境检测模块、锚向检测模块、应拉检测模块、湿度传感器和LCD显示模块，且所述集成电路模块上设置有综合分析模块、数据传输模块和太阳能模块，所述数据传输模块包括SIM/物联网卡，GSM/CDMA/3G/4G/WIFI以及ZigBee/GPRS/RFID/蓝牙局域网传输装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在进行边坡的监测装置的基准检测时，通过喷锚网进行检测初期的边坡状态保护，防止钻装检测孔时对边坡整体结构上的破坏，通过斜向应拉装置和坡境监测装置的连接整体，并配合控制箱的信息检测分析，从而对边坡的结构形式和整体的受力表面进行纵向上的综合分析，同时配合锚向检测装置分析检测边坡在水平上的偏移程度，并通过控制箱得出边坡在三向上的立体综合偏移监测结果，有效的分析边坡的受力结构和需要加强的边坡坡段，从而对边坡防护监测装置提供了有效的放置安装地点参考和理想监测安装结构，并提供了边坡的理论加强结构，对后期的边坡设计提供了良好的理论数据基础。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的扭矩轴结构示意图；

图3为本发明的感应圈横截面结构示意图；

图4为本发明的喷锚网部分放大结构示意图；

图5为本发明的保护盖结构示意图；

图6为本发明的控制箱模块结构示意图。

图中标号：

1-边坡；2-检测孔；3-基板；4-控制箱；5-喷锚网；6-定位孔；7-斜向应拉装置；8-坡境监测装置；9-锚向检测装置；10-平行结面；11-固位套；12-水泥栓；13-微动传感器；14-锚索；15-外锚头；16-保护盖；17-定滑轮；

701-扭矩轴；702-支撑座；703-扭矩传感器；704-弹性装置；705-转杆；706-无弹力绳；707-配重小车；708-光滑轮；709-导向槽；

801-薄壁橡胶管；802-浮轴杆；803-感应圈；804-臂式传感装置；805-导向轮；806-集线束；807-碎石填充层；8041-压力传感器；8042-V形支撑杆；8043-探头；8044-弧形接触片；

901-楔锚；902-环圈；903-应力传感器；904-钢条；

401-集成电路模块；402-坡境检测模块；403-锚向检测模块；404-应拉检测模块；405-湿度传感器；406-LCD显示模块；4011-综合分析模块；4012-数据传输模块；4013-太阳能模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本发明提供了一种边坡防护监测装置的基准检测结构，包括边坡1以及斜向贯穿边坡1的若干个检测孔2，且所述检测孔2的斜度和边坡1的坡度相同，其特征在于：所述边坡1顶部设置有基板3，所述基板3上设置有控制箱4，所述基板3底部设置有喷锚网5，所述基板3上设置有若干定位孔6，所述定位孔6上的基板3表面设置有若干个斜向应拉装置7，所述检测孔2内部设置有坡境监测装置8，且所述坡境监测装置8连接有相对应的斜向应拉装置7，所述基板3的两侧底部设置有锚向检测装置9。

本发明中的在对边坡1的防护监测基准安装的检测中，对距离边坡1斜面的2-3m处进行若干检测孔2的钻孔操作，而为了防止检测孔2钻孔过程中对边坡1的影响，先在边坡1顶部设置和预钻检测孔深度的斜面铺设一体化的喷锚网5，并将喷锚网5的四周固定在边坡1上，后在边坡1顶部设置基板3，在安装基板3的之间，在边坡1上竖直钻出锚向检测装置9的安装孔，在检测孔2钻好后，将坡境监测装置8安装在检测孔2中，并将斜向应拉装置7安装在基板3上，连接坡境监测装置8和斜向应拉装置7以及和控制箱4的电性连接。

本发明在进行边坡1的监测装置的基准检测时，通过喷锚网5进行检测初期的边坡1状态保护，防止钻装检测孔2时对边坡1整体结构上的破坏，通过斜向应拉装置7和坡境监测装置8的连接整体，并配合控制箱3的信息检测分析，从而对边坡1的结构形式和整体的受力表面进行纵向上的综合分析，同时配合锚向检测装置9分析检测边坡在水平上的偏移程度，并通过控制箱4得出边坡在三向上的立体综合偏移监测结果，有效的分析边坡1的受力结构和需要加强的边坡坡段，从而对边坡防护监测装置提供了有效的放置安装地点参考和理想监测安装结构，并提供了边坡的理论加强结构，对后期的边坡设计提供了良好的理论数据基础。

本发明中的喷锚网5延伸至边坡1的斜面，且所述喷锚网5表面由一定数量的平行结面10组合而成，平行结面10的连接节点设置有固位套11，且固位套11位置的选取位于相对于检测孔2的边坡1斜面的位置，所述固位套11中通过水泥栓12设置有微动传感器13，且所述水泥栓12连接有锚索14，所述微动传感器13的电线沿锚索14中间穿过边坡1，并通过斜向应拉装置7电性连接在控制箱4上，所述锚索14穿过检测孔2内壁处套装有外锚头15，在固定套11的位置向边坡1斜面水平打孔，并在制作水泥栓12时放入微动传感器13，使得微动传感器13固定在水泥栓12中，在进行边坡水平方向上的应力检测时，固位套11相对水平边坡1的坡面楔入边坡1内部，且所述锚索14通过水泥固封在固位套11中，所述微动传感器13和外锚头15之间通过粉质土壤进行回填，从而对锚索14形成水泥栓12的固定端和粉质土壤回填的自由段，而锚索14在锚固后，锚索对边坡土体产生反向的拉力，而边坡1的自然沉降对水泥栓12的固定端产生一个水平方向上的分力，微动传感器13将两者的相互作用力检测转化为电信号传递至控制箱4。

而外锚头15将自由段固定在一个初始的锚索14载荷，随着边坡1水平偏移的载荷集度的增加，自由段开始受力，并产生变形，考虑部分预应力损失，一般认为实际自由段受力所产生的伸长量至少能够达到自由段理论伸长量的90％，随着荷载集度的不断增加，水泥栓12的固定端开始受力，同时微动传感器13开始应力载荷数据的采集，为了防止内锚固段因受力太大而导致锚锁14的检测性能变差，因此规定内锚固段受力不得超过其锚索14极限承载能力的1/3，反应到实际检测中，以自由段锚索14的体长度与1/3固定端之和的理论弹性伸长值为实际锚索14拉拔力的极大值，从而在限定的锚固结构中检测边坡1的水平沉降偏移和时间的关系。

本发明中的坡境监测装置8包括安装在检测孔2中的薄壁橡胶管801，所述薄壁橡胶管801中设置有浮轴杆802，所述浮轴杆802上设置有若干层的感应圈803，每一层的所述感应圈803由若干个臂式传感装置804环形嵌装在浮轴杆802上形成，所述臂式传感装置804包括嵌入浮轴杆802表面的压力传感器8041，所述压力传感器8041的探头8043上设置有V形支撑杆8042，所述V形支撑杆8042上设置有弧形接触片8044，所述浮轴杆802顶部和底部均环形设置有导向轮805。

本发明中的坡境监测装置8通过在检测孔2中设置薄壁橡胶管801，以及在薄壁橡胶管801和检测孔2之间设置碎石填充层807作为检测的环境设置，当碎石填充层807固定后，设置在浮轴杆802上的感应圈803和薄壁橡胶管801充分的接触，当边坡1的复杂沉降发生时，内部的应拉力反生变化，使得边坡1在碎石填充层807中产生相应的复杂微小微动，而这种微动通过挤压碎石填充层807将微动直接传递至感应圈803上，而由于薄壁橡胶管801足够薄，橡胶本身的弹性将被忽略，可考虑微动直接传递至感应圈803，传递至感应圈803上的微动被弧形接触片8044所接收并且通过V形支撑杆8042直接传递至压力传感器8041，压力传感器8041进行电信号的转化，并传递至控制箱4。

其中感应圈803的直径和薄壁橡胶管801的内径相同，从而在感应圈803和薄壁橡胶管801之间形成滑动摩擦，且感应圈803的直径略大于环形设置在浮轴杆802上的导向轮805形成的直径，使得浮轴杆802整体为一种极限滑动状态，在边坡1沉降过程中的斜向合力使得浮轴杆802沿薄壁橡胶管801移动，而浮轴杆802的斜向移动位移将传递至斜向应拉装置7。

需要补充说明的是，在确定浮轴杆802的设置位置时，将浮轴杆802底部的薄壁橡胶管801内部填充和碎石填充层807相同的碎石机构，并在浮轴杆802底部预留5-10cm的空间。

本发明中的斜向应拉装置7包括扭矩轴701以及安装在扭矩轴701两侧的支撑座702，位于扭矩轴701一侧所述支撑座702上设置有扭矩传感器703，位于扭矩轴701另一侧的支撑座702上设置有弹性装置704，径向贯穿所述扭矩轴701中间设置有转杆705，所述转杆705上绕制有无弹力绳706，所述无弹力绳706一端连接在坡境监测装置8上，所述无弹力绳706另一端连接有配重小车707，所述配重小车707底部安装有光滑轮708，且所述光滑轮708嵌装在基板3表面设置的导向槽709中，其中浮轴杆802的斜向位移将对无弹力绳706施加斜向的拉力，使得无弹力绳706拨动转杆705，转杆705将带动扭矩轴701的转动，从而将斜向上的位移转化成扭矩轴701的轴向扭矩，并通过扭矩传感器703对扭矩轴701的转动角度进行计数，并将计数信息转化为电信号传递至控制箱4，而浮轴杆802的整体结构的重力平衡通过无弹力绳706和配重小车707的连接实现，通过配重小车707的初始位置和质量的设置确定浮轴杆802在检测孔2中的初始斜向深度，并使得相邻检测孔2中的浮轴杆802呈空间上的首尾连接形式，从而能够提供边坡1在不同斜向深度的偏移状态，从而实现对不同检测孔2深度的边坡1沉降监测，同时可通过配重小车707在导向槽709中的移动距离，预估边坡1的沉降状态。

补充说明的是，其中弹性装置704可以是扭力弹簧或者平面涡卷弹簧的弹性结构，提供扭矩轴701的扭矩恢复的平衡力。

本发明中的无弹力绳706连接在浮轴杆802的顶部中间，且所述臂式传感装置804连接有集线束806，且所述集线束806轴向穿过浮轴杆802中心电性连接在控制箱4上，压力传感器8041的检测数据将通过集线束806进行传递。

本发明中的锚向检测装置9包括铰接在基板3四个边角底部的楔锚901，所述楔锚901和基板3铰接处套装有环圈902，所述基板3中间设置有应力传感器903，且位于同一侧的基板3的边角处的两个所述环圈902通过刚条904连接在应力传感器903上，锚向检测装置9中的楔锚901在水平沉降中差生以一个水平向的角度转动，而楔锚901的角度转动将通过环圈902转化为对刚条904的水平方向上的力，并且作用在应力传感器903上，从而通过控制箱4对边坡1表面的应力改变进行监测。

本发明中的检测孔2顶部设置有保护盖16，且所述保护盖16内部设置有定滑轮17，所述无弹力绳706从定滑轮17上绕过，通过保护盖16防止边坡顶部的杂物调入薄壁橡胶管801中，从而影响监测结果。

进一步说明的是，本发明中的检测孔2以及固位套11的钻孔形式，在监测结构完成检测拆除时，可直接浇筑锚固结构，对边坡进行加固。

如图6所示，本发明中的控制箱4包括集成电路模块401、坡境检测模块402、锚向检测模块403、应拉检测模块404、湿度传感器405和LCD显示模块406，坡境监测模块402将感应圈803中的臂式传感装置804的检测数据进行收集分析，并且绘制成边坡内部的复杂应力结构数据，应拉检测模块404包括对微动传感器13和锚向检测模块403中的应力传感器903的受力数据分析，得出边坡1在时间沉降上的水平沉降位移，从而直观的显示边坡1的结构强度，且所述集成电路模块401上设置有综合分析模块4011、数据传输模块4012和太阳能模块4013，所述数据传输模块4012包括SIM/物联网卡，GSM/CDMA/3G/4G/WIFI以及ZigBee/GPRS/RFID/蓝牙局域网传输装置，在坡境检测模块402、锚向检测模块403、应拉检测模块404的综合分析数据传递至集成电路模块401中的综合分析模块4011和边坡的实验预值数据相互比较，其中通过太阳能模块4013对控制箱4以及相应的传感器模块进行供电，通过数据传输模块4012的单向数据传输技术，将实时监测的数据进行远程传输。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种边坡防护监测装置的基准检测结构，包括边坡(1)以及斜向贯穿边坡(1)的若干个检测孔(2)，且所述检测孔(2)的斜度和边坡(1)的坡度相同，其特征在于：所述边坡(1)顶部设置有基板(3)，所述基板(3)上设置有控制箱(4)，所述基板(3)底部设置有喷锚网(5)，所述基板(3)上设置有若干定位孔(6)，所述定位孔(6)上的基板(3)表面设置有若干个斜向应拉装置(7)，所述检测孔(2)内部设置有坡境监测装置(8)，且所述坡境监测装置(8)连接有相对应的斜向应拉装置(7)，所述基板(3)的两侧底部设置有锚向检测装置(9)；

所述斜向应拉装置(7)包括扭矩轴(701)以及安装在扭矩轴(701)两侧的支撑座(702)，位于扭矩轴(701)一侧所述支撑座(702)上设置有扭矩传感器(703)，位于扭矩轴(701)另一侧的支撑座(702)上设置有弹性装置(704)，径向贯穿所述扭矩轴(701)中间设置有转杆(705)，所述转杆(705)上绕制有无弹力绳(706)，所述无弹力绳(706)一端连接在坡境监测装置(8)上，所述无弹力绳(706)另一端连接有配重小车(707)，所述配重小车(707)底部安装有光滑轮(708)，且所述光滑轮(708)嵌装在基板(3)表面设置的导向槽(709)中；

所述坡境监测装置(8)包括安装在检测孔(2)中的薄壁橡胶管(801)，所述薄壁橡胶管(801)中设置有浮轴杆(802)，所述浮轴杆(802)上设置有若干层的感应圈(803)，每一层的所述感应圈(803)由若干个臂式传感装置(804)环形嵌装在浮轴杆(802)上形成，所述臂式传感装置(804)包括嵌入浮轴杆(802)表面的压力传感器(8041)，所述压力传感器(8041)的探头(8043)上设置有V形支撑杆(8042)，所述V形支撑杆(8042)上设置有弧形接触片(8044)，所述浮轴杆(802)顶部和底部均环形设置有导向轮(805)；

所述锚向检测装置(9)包括铰接在基板(3)四个边角底部的楔锚(901)，所述楔锚(901)和基板(3)铰接处套装有环圈(902)，所述基板(3)中间设置有应力传感器(903)，且位于同一侧的基板(3)的边角处的两个所述环圈(902)通过刚条(904)连接在应力传感器(903)上。

2.根据权利要求1所述的一种边坡防护监测装置的基准检测结构，其特征在于：所述喷锚网(5)延伸至边坡(1)的斜面，且所述喷锚网(5)表面由一定数量的平行结面(10)组合而成，平行结面(10)的连接节点设置有固位套(11)，所述固位套(11)中通过水泥栓(12)设置有微动传感器(13)，且所述水泥栓(12)连接有锚索(14)，所述微动传感器(13)的电线沿锚索(14)中间穿过边坡(1)，并通过斜向应拉装置(7)电性连接在控制箱(4)上，所述锚索(14)穿过检测孔(2)内壁处套装有外锚头(15)。

3.根据权利要求2所述的一种边坡防护监测装置的基准检测结构，其特征在于：所述固位套(11)垂直于边坡(1)的坡面楔入边坡(1)内部，且所述锚索(14)通过水泥固封在固位套(11)中，所述微动传感器(13)和外锚头(15)之间通过粉质土壤进行回填。

4.根据权利要求1所述的一种边坡防护监测装置的基准检测结构，其特征在于：所述无弹力绳(706)连接在浮轴杆(802)的顶部中间，且所述臂式传感装置(804)连接有集线束(806)，且所述集线束(806)轴向穿过浮轴杆(802)中心电性连接在控制箱(4)上。

5.根据权利要求1所述的一种边坡防护监测装置的基准检测结构，其特征在于：所述检测孔(2)顶部设置有保护盖(16)，且所述保护盖(16)内部设置有定滑轮(17)，所述无弹力绳(706)从定滑轮(17)上绕过。

6.根据权利要求1所述的一种边坡防护监测装置的基准检测结构，其特征在于：所述薄壁橡胶管(801)和检测孔(2)内壁之间设置有碎石填充层(807)，相邻检测孔(2)中的浮轴杆(802)呈空间上的首尾连接形式，所述感应圈(803)的直径和薄壁橡胶管(801)的内径相同，且感应圈(803)的直径略大于环形设置在浮轴杆上的导向轮(805)形成的直径。

7.根据权利要求1所述的一种边坡防护监测装置的基准检测结构，其特征在于：所述控制箱(4)包括集成电路模块(401)、坡境检测模块(402)、锚向检测模块(403)、应拉检测模块(404)、湿度传感器(405)和LCD显示模块(406)，且所述集成电路模块(401)上设置有综合分析模块(4011)、数据传输模块(4012)和太阳能模块(4013)，所述数据传输模块(4012)包括SIM/物联网卡，GSM/CDMA/3G/4G/WIFI以及ZigBee/GPRS/RFID/蓝牙局域网传输装置。

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