CN109253691A - 一种边坡变形监测及预警装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种边坡变形监测及预警装置，主要包括：组合式中空锚杆、电容式液位计、无线信号采集发射器、计算机处理系统、预警组件等。本发明采用的电容式液位计可以根据电容量大小的变化来测量液位变化，从而反映边坡内部变形发展情况；当边坡内部发生变形时，电容式液位计液位改变产生电能信号，信号被无线信号采集发射器记录传出，然后被计算机系统接收，并与设定的预警阈值进行校核，最后根据校核结果发出相应的警示信号；同时采用的组合式锚杆能对边坡起到良好的加固效果；本发明既能对边坡进行加固，又能对边坡变形进行监测预警，能够全天候自动监测，测量范围大、适用范围广，可用于各种边坡工程。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程中的道路工程领域，具体关于一种边坡变形监测及预警装置。
背景技术
我国地形地貌复杂多样，随着大量基础设施的修建，边坡工程建设中不断涌现出了众多复杂的岩土边坡稳定性问题。边坡是一个非常复杂的系统工程，其稳定性关系到整个工程的安危，一旦变形失稳会严重威胁到附近工程的建设和安全运行，造成人员伤亡和财产损失，甚至是带来毁灭性的灾难。因此，对边坡采取加固措施有利于增强边坡稳定性，提高边坡服役性能。
近年来边坡灾害数量不断增多，对边坡安全性提出了更高的要求和更大的需求，如何监控和预警边坡安全问题引起了越来越多的重视。边坡灾害产生的原因是各方面的，比如岩体自身风化、降雨导致边坡失稳、边坡所在地形、外界施加荷载等，这些因素都将对边坡稳定性构成一定的威胁。边坡预警是在边坡的动态演化过程中，实时告知边坡状态，对其可能出现的险情发出警告，以便迅速采取有效的防控措施；因此，如何设置一种合理的预警装置来高效监控边坡变形显得十分必要，具有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够对边坡变形进行监测并自动产生预警的装置；该装置在提高边坡稳定性的同时，还具有监测边坡在其服役期间稳定性能的发展状态的功能。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种边坡变形监测及预警装置，包括电容式液位计、电感传感器、组合式中空锚杆杆体、无线信号收集发射器、计算机处理系统、预警组件等。
所述的组合式中空锚杆，杆体中空可作为高压风通道和注浆通道，中空杆体设计可获得更好的刚度和抗剪强度；锚杆体外表面全长标准大螺距螺纹结构，螺纹结构便于锚杆的切割和接长，同时增加了锚杆体与注浆材料的粘接面积从而提高了锚固力。中空锚杆杆体通过组合式连接套进行连接，可自主调节长度大小来选取杆体进行组合连接。
所述的中空锚杆进行注浆后，砂浆将锚杆与电容式液位计包裹成一个整体，同时紧密填充在土质边坡内部，如果边坡发生变形位移，将导致锚杆整体产生一定的移动和角度变化，该变动会引起液位计的电容变化，可以很好的由液位计传输为电信号，再由无线信号采集发射器进行信号收集并发射出去。
所述的锚杆锚头是采用PC聚碳酸酯材料制造的塑料，经工艺成型其表面呈均匀分布的条纹状，锚头与中空杆体通过螺纹锚固连接。
所述的组合式中空锚杆底部设有排气孔，螺纹结构锚杆通过托盘、六角螺母加以固定。
所述的电容式液位计与电阻丝相连并固定在陶瓷管的上部，陶瓷管底部装有定量的电解质溶液，最下方安装了电感传感器，电容式液位计、电阻丝、电感传感器和陶瓷管组成一个密闭的回路；陶瓷管头部引出电路的两端导线，并在陶瓷管外套上一层PVC管加以防护，两端导线沿着PVC管向外延伸连接无线信号收集发射器。
所述的电容式液位计为金属圆柱体，其尺寸大小为长90mm，直径26mm。
所述的无线信号采集发射器设置于螺丝盖帽上，螺丝盖帽处于组合式锚杆头部位置，为了保证无线信号采集发射器的安全稳定，在螺丝盖帽处加设了一层保护罩。
所述的无线信号采集发射器和无线信号接收器之间通过无线通信的方式进行数据传输，并利用计算机处理系统智能判断计算得到的相对移动距离和相对转动角度，并与预设的阈值大小进行比对。
所述的预警组件连接计算机处理系统，可以针对计算机处理系统计算结果作出相应的预警信号反馈。
附图说明
图1是本发明一种边坡加固及变形监测预警装置的实施例结构示意图；
图2是本发明的电容式液位计所在内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明结构组合方式和实施步骤做进一步的说明。
如图1所示，本发明的一种边坡加固及变形监测预警装置实施例结构示意图包括：电容式液位计（1）、电感传感器（2）、电阻丝（3）、组合式中空锚杆杆体（4）、组合式连接套（5）、锚头（6）、排气孔（7）、陶瓷管（8）、PVC管（9）、托盘（10）、六角螺母（11）、螺丝盖帽（12）、无线信号采集发射器（13）、保护罩（14）、无线信号接收器（15）、计算机处理系统（16）、预警组件（17）。其中所述的组合式中空锚杆杆体是由组合式连接套通过螺纹嵌固连接而成，连接套上设有出浆口，出浆口不应少于2个，直径不应小于16mm，并应按径向均匀布置。
1、对需要安装锚杆的岩体或土体所在处进行测量布控，依据设计要求确定锚杆孔位，用钻机具打孔。
2、钻机钻孔成型后，用高压风冲洗、清扫锚杆孔，钻孔的深度根据坡体的性质而定。
3、中空锚杆杆体的长度大于或等于钻孔深度，设置于坡体内部的一端固定于边坡内的稳固地层，另一端伸出坡体外侧表面；组合中空锚杆用于锚孔向下倾斜的部位时，锚孔俯角不应大于30°；在实际操作中，钻孔内径大于中空锚杆杆体的直径，以使杆体能够全部放置于钻孔内。
4、将用陶瓷管密封的电容式液位计固定在中空锚杆杆体内部，所述的陶瓷管外部是一层PVC管；陶瓷管内部填充了定量的电解质溶液，底部设置了电感传感器，上下两端牵引出导线与外界电源构成完整的回路，整个陶瓷管内处于密封状态。
5、将安装有锚头的杆体直接插入成孔底部，用力预紧杆体，保证前端锚头与孔底部紧贴；为加强锚杆的整体效果，提高组合式连接套与孔壁之间的摩擦力，优选的组合式连接套外圆周面设置为螺纹状。
6、依次安装缓冲塞、托盘、和六角螺母，用扳手拧紧螺母，使托盘紧贴形成轴向力。
7、对组合式中空锚杆进行注浆，砂浆经中空锚杆体的中空内孔从连接套上的出浆口进入锚孔，锚孔内的砂浆由外向里充盈，锚孔内的空气从排气管排出，注浆完成后，立即安装带有无线信号采集发射器的螺丝盖帽进行堵浆。
8、对远端连接在计算机上的无线信号接收器进行调试，并在计算机中设定预警阈值；当边坡周围土体滑动变形时，滑动的土体会带动电容液位计装置发生位移和角度的变化，通过电容量大小变化测得各部分边坡土体的变化情况，进而可对整个边坡的安全稳定做出智能预警。
Claims (5)
1.一种边坡变形监测及预警装置，包括电容式液位计（1）、电感传感器（2）、电阻丝（3）、组合式中空锚杆杆体（4）、组合式连接套（5）、锚头（6）、排气孔（7）、陶瓷管（8）、PVC管（9）、托盘（10）、六角螺母（11）、螺丝盖帽（12）、无线信号采集发射器（13）、保护罩（14）、无线信号接收器（15）、计算机处理系统（16）、预警组件（17）。其特征在于电容式液位计（1）、电阻丝（3）、电感传感器（2）、陶瓷管（8）组成一个密闭的回路；所述的陶瓷管（8）外加一层PVC管（9）对其进行保护，并固定在组合式中空锚杆杆体（4）内部。
2.根据权利要求1所述的一种边坡变形监测及预警装置，其特征是，所述的陶瓷管（8）内填充了定量的电解质溶液，底部设置了电感传感器（2），整个陶瓷管内处于密封状态，保证了电解质溶液稳定性，确保了监测结果精度。
3.根据权利要求1所述的一种边坡变形监测及预警装置，其特征是，所述的组合式中空锚杆是通过组合式连接套（5）进行连接，将组合式杆体前端螺纹锚头（6）部分插入钻孔中的早强锚固剂内，实现快速锚固；通过组合式中空锚杆杆体（4）注浆，使锚杆注浆饱满，增强边坡加固效果。同时，锚杆底部采用排气孔（7）解决了向上注浆及向下注浆的排气问题。
4.根据权利要求1所述的一种边坡变形监测及预警装置，其特征是，所述的无线信号采集发射器根据采集到的电容式液位计（1）电容量大小变化，通过无线通信的方式连接远端接收装置，并利用计算机处理系统（16）计算所监测边坡内部的相对移动距离、相对转动角度；预警组件（17）判断计算得到的相对移动距离、相对转动角度与预设的阈值范围进行校核，并在相对移动距离和相对转动角度超出预设的阈值范围时，向预警组件发送预警信号。
5.根据权利要求1所述的一种边坡变形监测及预警装置，其特征是，所述的无线信号采集发射器上方安装了保护罩（14），保护罩（14）采用的是铝合金材料。
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