CN110836651B - 滑坡柔性监测装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种滑坡柔性监测装置及其方法，该装置包括：套筒内限定出彼此连通的上腔室和下腔室，锚索设于下腔室内且其下端伸出下腔室外，使用时的锚索在套筒内向下做单向运动，锚索的底端设置有锚固端，锚索贯穿滑体并通过锚固端固定在滑床上；滑动头与锚索的顶端相连，滑动头初始状态位于上腔室内，可向下做单向运动；橡胶管套在套筒外侧，橡胶管贯穿滑体，橡胶管与套筒之间填充颗粒物；套筒盖紧固在套筒上且封盖上腔室，声发射传感器设于套筒盖上表面。由此，提供了一种改进的滑坡柔性监测装置，使得该装置对滑坡进行监测的过程中不容易被滑坡的变形所破坏，提高了装置的寿命，更适用于对滑坡进行监测。

Description

滑坡柔性监测装置及其方法

技术领域

本申请涉及灾害预警技术领域，尤其涉及一种滑坡柔性监测装置及其方法。

背景技术

滑坡是频繁发生的自然灾害之一，分布广泛，危害巨大，每年都造成严重的人员伤亡、经济损失和环境破坏，相关技术中，为了减少滑坡造成的伤害，主要是利用边坡变形监测技术对应边坡进行监测以及预警。

目前，边坡变形监测主要分为地表监测和地下深部监测两大类。其中，地表监测主要采用的技术有GPS、遥感、三维激光扫描等，地表监测技术最大的优势在于大区域大面积测量，通过一定时间内数据的前后对比可以得到滑动方向和滑动规模等信息。然而，地表监测方法很容易受到气候、地形、植被和人为因素的影响，监测时间间隔较大，不能做到实时监测。此外，滑面在滑坡发展演化过程中起到关键作用，地表监测无法获得边坡内部滑面形成和破坏的信息，也不能监测深部不断进行的微弱地质活动。滑坡实质上是边坡内部结构不断损伤、破坏的结果，因此信息是自内而外发出的，只有在边坡体内部才能感知到最初的信息。边坡内部发生的变化足够大时，地表才会出现宏观变形，变形量达到一定程度时才能被地表监测设备所捕捉。此外，由于降雨冲刷引起的大地表层土壤的运动也会被地表监测设备误判为滑坡，实际上边坡体内部可能是稳定的。综上所述，地表监测容易受到多种因素的干扰，也无法探明滑坡灾害的初始状态，进而会造成预警的延迟，还有可能因为大地浅表层冲刷移动而做出滑坡的误判和误报。

地下深部监测技术，主要是将监测装置直接贴合在边坡体内，更加高效敏捷的获取边坡体变化的直接信息。这种方法需要事先判断出滑面的大致位置，以便在更具代表性的位置布置监测点。目前深部监测技术中，钻孔测斜仪的应用最为普遍，但它的主要缺陷在于当滑动位移达到厘米级时测斜管就会发生剪断，导致装置失效，无法继续监测。而且，钻孔测斜仪传感器的安装方向需要根据滑移方向确定，进而才能比较准确的测量出各个深度的水平位移并且定位滑面的深度。如果滑移方向不好确定，测斜仪监测到的数据可能与实际的滑移量偏差较大。声发射监测技术具有直接、可靠、廉价、高精度、实时在线的特点，能够提前对滑坡进行预警。然而，目前声发射波导管基本都是金属管，在小变形时会发生剪切破坏，无法监测大变形，深部大变形测量技术是重大难点且鲜有研究。

发明内容

本申请的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。

为此，本申请的第一个目的在于提出一种滑坡柔性监测装置。该装置通过在锚索外套有套筒，并通过在套筒外套橡胶管，以及在橡胶管与套筒之间填充颗粒物，以及在套筒盖的上表面设置声发射传感器，可通过装置中的声发射传感器对滑坡过程中的声发射参数进行采集，由此，提供了一种改进的滑坡柔性监测装置，使得该装置对滑坡进行监测的过程中不容易被滑坡的变形所破坏，提高了该装置的量程和寿命，更适用于对滑坡进行监测。

本申请的第二个目的在于提出一种通过滑坡柔性监测装置进行滑坡监测的方法。

为达上述目的，本申请第一方面实施例的滑坡柔性监测装置，所述滑坡包括滑床和滑体，于所述滑床和所述滑体之间的交界面形成滑面，所述装置包括：套筒，所述套筒内限定出彼此连通的上腔室和下腔室，其中，所述上腔室的内径大于所述下腔室的内径；锚索，所述锚索设于所述下腔室内且其下端伸出所述下腔室外，所述锚索在所述套筒内可向下单向运动，所述锚索的底端设置有锚固端，所述锚索贯穿所述滑体并通过所述锚固端固定在所述滑床上；滑动头，所述滑动头与所述锚索的顶端相连，所述滑动头初始状态设于所述上腔室内，可向下做单向运动；橡胶管，所述橡胶管套在所述套筒外侧，所述橡胶管贯穿所述滑体并终止于所述滑床，所述橡胶管与所述套筒之间存在空隙，所述空隙用于填充颗粒物；套筒盖，所述套筒盖紧固在所述套筒上且封盖所述上腔室；声发射传感器，所述声发射传感器设于所述套筒盖的上表面。

根据本申请实施例的滑坡柔性监测装置，通过在锚索外套有套筒，并通过在套筒外套橡胶管，以及在橡胶管与所述套筒之间填充颗粒物，以及在套筒盖的上表面设置声发射传感器，可通过装置中的声发射传感器对滑坡过程中的声发射参数进行采集。由此，提供了一种改进的滑坡柔性监测装置，使得该装置对滑坡进行监测的过程中不容易被滑坡的变形所破坏，提高了该装置的量程和寿命，更适用于对滑坡进行监测。

为达上述目的，本申请第二方面实施例的通过滑坡柔性监测装置进行滑坡监测的方法，所述滑坡柔性监测装置为本申请第一方面实施例所述的装置，所述方法包括：获取声发射传感器输出的声发射参数；根据所述声发射参数，确定滑体的变形数据；如果所述变形数据超过预警阈值，则发出报警。

根据本申请实施例的滑坡监测的方法，结合滑坡柔性监测装置中声发射传感器所输出的声发射参数，确定出滑坡的变形数据，并在确定出变形数据超过预警阈值，并结合变形数据确定出滑体发生变形的持续时间，以及根据持续时间确定预警级别，并发布包含预警级别的预警信息。由此，结合具有锚索的滑坡柔性监测装置中的声发射传感器实现了对滑坡的早期监测和预警。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本申请一个实施例的滑坡柔性监测装置的结构示意图一；

图2是根据本申请一个实施例的滑坡柔性监测装置的结构示意图二；

图3是根据本申请一个实施例的滑坡监测的方法的流程图；

图4是根据本申请另一个实施例的滑坡监测的方法的流程图；

图5是根据本申请又一个实施例的滑坡监测的方法的流程图；

图6是本申请再一个实施例的滑坡监测的方法的流程图。

附图标记：

滑床1、滑体2、滑面3、套筒4、上腔室5、下腔室6、锚索7、滑动头8、橡胶管9、颗粒物10、套筒盖11、声发射传感器12、倾斜角传感器13、力学测量模块14、锚固端15、垫座16、螺母17。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考附图描述本申请实施例的滑坡柔性监测装置、通过该装置进行滑坡监测的方法。

图1是根据本申请一个实施例的滑坡柔性监测装置的结构示意图。需要说明的是，本申请实施例的滑坡柔性监测装置可应用于滑坡监测预警技术领域中，可通过本申请实施例的滑坡柔性监测装置实现滑坡监测和分析预警。

如图1所示，本实施例的滑坡柔性监监测装置用于对滑坡进行监测，滑坡包括滑床1和滑体2，于滑床1和滑体2之间的交界面形成滑面3，该滑坡柔性监测装置可以包括：

套筒4，套筒4内限定出彼此连通的上腔室5和下腔室6，其中，上腔室5的内径大于下腔室6的内径。

本实施例中的套筒4是由金属材料制成的。

其中，本实施中的上腔室5与下腔室6之间锥形平滑连接。

在本申请一个实施例中，下腔室6的内径为28mm，上腔室5的内径为32mm。

其中，本实施例的套筒4的长度小于锚索7的长度。

在本申请一个实施例中，上述套筒4的长度可以为2米。

在本申请一个实施例中，为了避免在监测过程中，滑面3对套筒4造成伤害，例如，套筒4被剪断，本实施例的套筒4设置在滑体2中，其中，套筒4未穿过滑面3。即，套筒4的底端与滑面3之间存在一定的距离间隔。

锚索7，锚索7设于下腔室6内且其下端伸出下腔室6外，锚索7在套筒4内可向下单向运动，锚索7的底端设置有锚固端15，锚索7贯穿滑体2并通过锚固端15固定在滑床1上。

本实施例中的锚索7的长度是可以根据实际需求设置的，例如，锚索7的长度可以为6米。

其中，本实施例中锚索的直径为20mm。当然，在实际应用中也可以根据实际需求使用其他直径的锚索，该实施对此不作限定。

其中，本实施例的锚索7可以是基于柔性材料制成的锚索。

其中，柔性材料可以包括但不限于钢质材料，例如，柔性材料可以为合金材料等。

其中，本实施例中的滑面3的位置可通过多种方式确定出，例如，可在锚索下端4米内均布倾角传感器，根据这一段的倾斜响应判断滑面3的位置，或者，可通过滑坡孕育期声发射参数的深入分析，确定剪切作用发生的位置即滑面位置。

可以理解的是，本实施例中的锚索7不仅具有一定的刚度以提供反作用力，而且具有一定的柔韧度可以允许一定程度的横向弯曲和剪切。

其中，需要说明的是，本实施例中通过锚索7外加套筒4的方式，随着滑坡体的运动变形，锚索7以及滑动头8在套筒4内缓慢滑移，套筒4会被逐渐胀开而不会被突然拉断，由此，增大了装置监测变形的量程和稳定边坡的能力。

具体而言，在使用该柔性监测装置对滑坡进行监测的过程中，滑动头8在套筒4内作相对滑动时，套筒4会被逐渐拉胀，整个套筒4从上到下逐渐被破坏，将材料的性能发挥到了极致，滑坡体运动的能量也在摩擦和套筒4胀开的过程中被转化和消耗。

滑动头8，滑动头8与锚索7的顶端相连，滑动头8初始状态设于上腔室5内，滑动头8可向下做单向运动。

其中，本实施例中，滑动头8的形状为圆台形，圆台形滑动头8上下直径分别是31mm和20mm。

在本实施例中，通过滑动头8初始时置于上腔室5，本实施例中的上腔室5的内径比下腔室6的内径大，因此，在拉动过程中往下运动，克服了恒定阻力，逐渐把下腔室6胀开。

橡胶管9，橡胶管9套在套筒4外侧，橡胶管9贯穿滑体2，橡胶管9与套筒4之间存在空隙，空隙用于填充颗粒物10。

在本实施例中，橡胶管9的内径是可以根据实际需求设置的，例如，橡胶管9的内径可以为60mm。

其中，橡胶管9的作用是隔离钻孔周边的岩土体，减少周边地质环境的影响。

在本实施例中，滑坡在变形的过程中，必将对橡胶管9和锚索7施加力，由于橡胶管9的变形将远大于锚索7的变形，内外变形差异造成颗粒物10的挤压和摩擦，接触应力释放，进而产生高水平的声发射，锚索7和套筒4作为金属波导，声发射信号衰减低。

套筒盖11，套筒盖11紧固在套筒4上且封盖上腔室5。

声发射传感器12，声发射传感器12设于套筒盖11的上表面。

具体地，本实施例中的声发射传感器12用于滑坡的声发射参数。

可以理解的是，本实施中的滑坡柔性监测装置中还可以设置有通信模块，或者控制模块。

其中，在本实施例的滑坡柔性监测装置中设置有通信模块时，通信模块与声发射传感器12连接，并将声发射传感器12采集到的声发射参数发送给远程服务端。对应地，远程服务端根据声发射参数对滑坡进行分析和预警，并根据声发射参数确定滑坡超过预警阈值时，发出报警。

其中，需要说明的是，本实施例中的通信模块可以为无线通信模块也可以为有线通信模块。

在本实施例中，为了避免铺设有线网线的麻烦，通信模块优选地为无线通信模块。

作为另一种示例，在本实施例的滑坡柔性监测装置中设置有控制模块，控制模块与声发射传感器12连接，控制模块用于根据声发射参数对滑坡进行分析和预警，并根据声发射参数确定滑坡超过预警阈值时，发出报警。

当然，本实施例中的声发射传感器12也可以为具有无线通信单元的声发射传感器12，对应地，声发射传感器12可通过自身中的无线通信单元将采集到的声发射参数发送到远程服务端。对应地，远程服务端根据声发射参数对滑坡进行分析和预警，并根据声发射参数确定滑坡超过预警阈值时，发出报警。

其中，可以理解的是，在滑坡孕育期，由于滑坡体和装置之间轻微的错动、挤压和变形，颗粒物10会产生与此对应的响应进而发出声发射信号，表明滑坡体正处于演化的初始阶段。这一时期的声音频率取决于颗粒物10和金属波导之间的相互作用，与颗粒物10和金属波导的材料性质密切相关，主频集中在20-30kHz之间，通过滤波器可选取采集这一频段内的声波。根据颗粒物10声发射特征参数中的振铃计数(ring down count,RDC)响应于应变，声发射率(RDC/s)与滑移速率(mm/s)数据之间存在较好的线性关系，基于声发射参数可以量化水平位移、速度等边坡主要的运动参数。随着滑坡体变形的逐步增加，套筒4在滑坡体下滑力与地表施加的垂直于垫座16的拉力作用下，逐渐被拉离滑床1中的锚固端15。

其中，本实施例中的相对运动量与声发射特征参数之间的定量关系是根据大量实验预先标定出的。

可以理解的是，本实施例锚索和外部套筒4共同组成了波导，在波导和橡胶管9之间的空隙填充足量颗粒物10，形成主动波导，使得声发射主要来源于装置本身，基本排除了外部地质环境差异性的影响，使得监测装置的适用性更广、应用更简单。

本申请实施例的滑坡柔性监测装置，通过在锚索外套有套筒，并通过在套筒外套橡胶管，以及在橡胶管与套筒之间填充颗粒物，以及在套筒盖的上表面设置声发射传感器。此外，可通过装置中的声发射传感器对滑坡过程中的声发射参数进行采集。由此，提供了一种改进的滑坡柔性监测装置，使得该装置对滑坡进行监测的过程中不容易被滑坡的变形所破坏，提高了该装置的量程和寿命，更适用于对滑坡进行监测。

在本申请一个实施例中，为了进一步提高装置对滑坡预警的准确性，如图1所示，该装置还可以包括：

倾斜角传感器13，倾斜角传感器13设于上腔室5内。

其中，倾斜角传感器13用于测得套筒4的倾斜角度数据。

可以理解的是，在本实施例中，可根据套筒4的倾斜角度，确定出滑坡的变形参数。具体而言，采用测斜仪原理，可得水平位移x＝l*sinθ。套筒4整体埋藏于滑坡体中，长度不会发生变化，根据套筒4长度、倾斜角度和地表位置可以反演出套筒4在滑坡体内的状态，实现套筒4体态的可视化。

其中，在本实施例的滑坡柔性监测装置中设置有通信模块时，通信模块与倾斜角传感器13连接，并将倾斜角传感器13采集到的倾斜角度数据发送给远程服务端。对应地，远程服务端根据倾斜角度数据和声发射参数对滑坡进行分析和预警，并在滑体2的变形程度超过预警阈值时，生成预警信号，以及在变形程度超过报警阈值，生成报警信号，并能将预警信号与报警信号传输至远端与近端的信息发布终端。

作为另一种示例，在本实施例的滑坡柔性监测装置中设置有控制模块，控制模块与倾斜角传感器13连接，控制模块用于根据倾斜角度数据和声发射参数对滑坡进行分析和预警，并在滑体2的变形程度超过预警阈值时，生成预警信号，以及在变形程度超过报警阈值，生成报警信号，并能将预警信号与报警信号传输至远端与近端的系统和信息发布终端。

当然，本实施例中的倾斜角传感器13也可以为具有无线通信单元的倾斜角传感器13，对应地，倾斜角传感器13可通过自身中的无线通信单元将采集到的倾斜角度数据发送到远程服务端。远程服务端根据倾斜角度数据和声发射参数对滑坡进行分析和预警，并在滑体2的变形程度超过预警阈值时，生成预警信号，以及在变形程度超过报警阈值，生成报警信号，并能将预警信号与报警信号传输至远端与近端的系统和信息发布终端。

在本申请一个实施例中，为了进一步提高装置对滑坡预警的准确性，装置还包括：

力学测量模块14，力学测量模块14设于上腔室5外。

在本申请一个实施例中，为了固定锚索7和套筒4的同时，以及减少滑坡对力学测量模块14造成损耗，上腔室5外套有垫座16和螺母17，螺母17设置在垫座16的上方，垫座16露出滑体2的地表面，力学测量模块14位于垫座16和螺母17之间。

本实施例中的螺母17作为传力部件紧固整个装置，具体而言，螺母17主要是用于固定套筒4和锚索7。

垫座16作为装置的主要受力面，长度为80mm。

其中，垫座16的作用是是传递岩土体变形到套筒4。

可以理解的是，当轴向拉力作用在垫座16上，套筒4的位移与锚固端15相背离，此位移将使装置整体的轴向变形，此时，可该装置中的力学测量模块14测得该装置受到的轴向拉力，以方便后续结合力学测量模块14的力学测量数据对滑坡进行分析和预警。

其中，本实施例中的力学测量模块14围绕套筒4上腔室5外周向设置。

在本申请一个实施例中，力学测量模块14可以包括但不限于振弦式测力计。

其中，振弦式测力计的形状为环形，振弦式测力计沿上腔室5外部周向设置。

可以理解的是，本实施例在监测装置的地表部分安装力学测量模块14，可测得监测装置承受的拉力，根据受力分析计算得到滑体2的变形参数例如(下滑力)，从而方便后续结合力学测量模块14所测量到的力学测量数据对滑坡进行分析和预警。

其中，在本实施例的滑坡柔性监测装置中设置有通信模块时，通信模块与力学测量模块14连接，并将力学测量模块14测量到的力学测量数据发送给远程服务端。对应地，远程服务端根据倾斜角度数据、声发射参数和力学测量数据对滑坡进行分析和预警，并在滑体2的变形程度超过预警阈值时，生成预警信号，以及在变形程度超过报警阈值，生成报警信号，并能将预警信号与报警信号传输至远端与近端的信息发布终端。

作为另一种示例，在本实施例的滑坡柔性监测装置中设置有控制模块，控制模块与力学测量模块14连接，控制模块用于根据倾斜角度数据、声发射参数和力学测量数据对滑坡进行分析和预警，并在滑体2的变形程度超过预警阈值时，生成预警信号，以及在变形程度超过报警阈值，生成报警信号，并能将预警信号与报警信号传输至远端与近端的系统和信息发布终端。

当然，本实施例中的力学测量模块14也可以为具有无线通信单元的力学测量模块14，对应地，力学测量模块14可通过自身中的无线通信单元将采集到的力学测量数据发送到远程服务端。远程服务端根据倾斜角度数据、声发射参数和力学测量数据对滑坡进行分析和预警，并在滑体2的变形程度超过预警阈值时，生成预警信号，以及在变形程度超过报警阈值，生成报警信号，并能将预警信号与报警信号传输至远端与近端的系统和信息发布终端。由此，结合具有锚索的滑坡柔性监测装置中的声发射传感器实现了对滑坡的早期监测。

其中，图1所示的滑坡柔性监测装置在滑坡发生滑动后，滑坡柔性监测装置变化后的状态的示例图，如图2所示。通过图2可以看出，在滑坡中的滑体2移动后，滑坡柔性监测装置的滑动头8发生了滑动，滑动头8从套筒4的上腔室5移动到了下腔室6中，并且套筒4发生了变形。

为了实现上述实施例，本申请还提出了一种通过滑坡柔性监测装置进行滑坡监测的方法，其中，该滑坡柔性监测装置为上述图1所示实施例的装置。

图3是根据本申请一个实施例的滑坡监测的方法的流程图。如图3所示，该方法可以包括：

步骤301，获取声发射传感器输出的声发射参数。

其中，需要说明的是，本实施例的滑坡监测方法应用在滑坡柔性监测装置中，滑坡柔性监测装置的结构示意，如图1所示，关于滑坡柔性监测装置的结构描述可参见上述实施例的相关描述，此处不再赘述。

步骤302，根据声发射参数，确定滑体的变形数据。

步骤303，如果变形数据超过预警阈值，则根据变形数据确定滑体发生变形的持续时间。

其中，本实施例中的持续时间是指滑坡柔性监测装置监测到滑体开始变形到滑坡变形超过预警阈值所对应的时间。

步骤304，根据持续时间确定预警级别，并发布包含预警级别的预警信息。

其中，在不同应用场景中，发布包含预警级别的预警信息可以通过多种方式实现，举例说明如下：

作为一种示例，将预警信息传输至远端和/或近端的信息发布终端进行预警发布。

在本实施例中，将预警信息传输至远端和/或近端的信息发布终端进行预警发布的具体实现方式，可以为：根据预警级别，确定将预警信息传输至远端和/或近端的信息发布终端进行预警发布。

具体而言，可在滑坡柔性监测装置中预先设置预警级别与预警发布方式的对应关系，并根据该对应关系，确定将预警信息传输至远端和/或近端的信息发布终端进行预警发布。

例如，可在滑坡柔性监测装置中预先设置在预警级别为A级别时，采用将预警信息传输至近端的信息发布终端进行预警发布，在预警级别为B级别时，采用将预警信息传输至远端的信息发布终端进行预警发布，以及在预警级别为C级别时，采用将预警信息传输至远端与近端的信息发布终端进行预警发布。

作为另一种示例，由设置在滑坡柔性监测装置中的信息发布模块直接发布包含预警级别的预警信息。

作为另一种示例中，将预警信息上传至上层系统，并由上层系统发布预警信息。

其中，可以理解的是，预警信息中除了可以包括预警级别之外，还可以包含与预警级别对应的其他注意事项等，该实施对此不作具体限定，可根据具体实际应用需求进行设置。

根据本申请实施例的方法，结合滑坡柔性监测装置中声发射传感器所输出的声发射参数，确定出滑坡的变形数据，并在确定出变形数据超过预警阈值，并结合变形数据确定出滑体发生变形的持续时间，以及根据持续时间确定预警级别，并发布包含预警级别的预警信息。由此，结合具有锚索的滑坡柔性监测装置中的声发射传感器实现了对滑坡的早期监测。

在本申请一个实施例中，为了更加准确对滑坡变性进行准确预测，上述装置中除了包括声发射传感器之外，还可以包括倾斜角传感器。如图4所示，本申请实施例的滑坡监测的方法，可以包括：

步骤401，获取声发射传感器输出的声发射参数。

步骤402，获取倾斜角传感器输出的倾斜角度数据。

步骤403，根据倾斜角度数据和声发射参数，确定滑体的变形数据。

步骤404，如果变形数据超过预警阈值，则根据变形数据确定滑体发生变形的持续时间。

步骤405，根据持续时间确定预警级别，并发布包含预警级别的预警信息。

根据本申请实施例的方法，结合滑坡柔性监测装置中声发射传感器所输出的声发射参数以及倾斜角传感器输出的倾斜角度数据，确定出滑坡的变形数据，并在确定出变形数据超过预警阈值，并结合变形数据确定出滑体发生变形的持续时间，以及根据持续时间确定预警级别，并发布包含预警级别的预警信息，结合两种数据确定滑坡的变形数据，进一步提高了滑坡柔性监测装置确定滑坡变形数据的准确性。

在本申请一个实施例中，为了更加准确对滑坡变性进行准确预测，上述装置中除了包括声发射传感器、倾斜角传感器之外，还可以包括力学测量模块。如图5所示，本申请实施例的滑坡监测的方法，可以包括：

步骤501，获取声发射传感器输出的声发射参数。

步骤502，获取倾斜角传感器输出的倾斜角度数据。

步骤503，获取力学测量模块输出的力学测量数据。

步骤504，根据力学测量数据、声发射参数和倾斜角度数据，确定滑体的变形数据。

步骤505，如果变形数据超过预警阈值，则根据变形数据确定滑体发生变形的持续时间。

步骤506，根据持续时间确定预警级别，并发布包含预警级别的预警信息。

根据本申请实施例的方法，结合滑坡柔性监测装置中声发射传感器所输出的声发射参数、倾斜角传感器输出的倾斜角度数据和力学测量模块输出的力学测量数据，确定出滑坡的变形数据，并在确定出变形数超过预警阈值时，根据变形数据确定滑体发生变形的持续时间，以及根据持续时间确定预警级别，并发布包含预警级别的预警信息。由此，结合声发射参数、力学测量数据以及倾斜角度数据三种数据，确定滑坡的变形数据，进一步提高了滑坡柔性监测装置确定滑坡变形数据的准确性。

基于上述任意方法实施例的基础上，在本实施例中，该方法还可以包括：如果确定滑体的变形数据超过报警阈值，则生成报警信号，并发布该报警信号。

其中，报警阈值对应的滑体变形程度大于预警阈值对应的滑体变形程度。

其中，需要说明的是，本实施例中的滑坡监测的方法具体可由滑坡监测装置中的控制模块执行。

可以理解的是，本实施例中的控制模块除了可以执行上述方法实施例中所描述的滑坡监测的方法外，控制模块还可以接收用户对预警级别与发布报警方式的设置。

为了使得本领域的技术人员，本实施例中以滑坡柔性监测装置中设置了声发射传感器、倾斜角传感器以及振弦式测力计为例进行描述。

如图6所示，本实施例的滑坡监测的方法，包括：

步骤601，确定滑坡中的滑面的位置信息。

可以理解的是，依据《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T0218-2006)确定边坡要素，根据滑坡的物质组成和结构形式等主要因素划分滑坡类型，判断滑体岩土特性、边界特征、运移形式、成因规模等，大致判断潜在滑面的位置、倾角、厚度等，为下一步滑坡柔性监测装置的埋入做好准备。

步骤602，根据滑面的位置信息，在滑坡的主要滑面的代表性地点安装滑坡柔性监测装置。

其中，在滑坡上安装滑坡柔性监测装置的示意过程如下：

1)首先在适当地点钻一监测孔，钻孔与此局部坡面垂直，孔径100mm，深度根据现场勘察的结果而定，确保穿过潜在滑面。孔深为4-26米之间，以覆盖浅层滑坡(滑体厚度小于10米)和中层滑坡(滑体厚度在10-25米之间)，满足大多数滑坡的监测需要。

2)锚索和套筒按照前述参数选择，以二者整体作为波导。波导和钻孔壁之间灌入少量灰砂比1：5的水泥砂浆，水泥将锚固端粘合在钻孔底部稳定坚固的滑床中，套筒筒身埋藏在钻孔中的滑体部分，筒的上端露出地表。

3)将直径100mm的较硬橡胶管放入钻孔内，一方面防止孔壁垮塌，另一方面隔绝周边岩土环境，排除不同地质条件的干扰。波导和橡胶管之间空隙填充足量颗粒物，并用下落击实设备夯实成为密度均匀的填充颗粒物。

4)在装置的地表部分依次安装好垫座、测力计、螺母和声发射传感器。位于大地表面提供径向朝内的压力，测力计装于垫座之上，测力计上面用螺母紧固整个波导杆，最后将声发射传感器通过耦合剂固定在套筒的上表面。

在本实施中，为了防止环境或者人为因素的损坏，在滑坡柔性监测装置上用塑料保护罩加以保护。

步骤603，获取滑坡柔性监测装置中声发射传感器采集到的声发射参数、倾斜角传感器测量到的倾斜角度数据，和振弦式测力计测量到的力学测量数据。

步骤604，根据声发射参数、倾斜角度数据和力学测量数据，确定出滑体的变形程度，并确定变形程度超过预设预警阈值，则根据变形数据确定滑体发生变形的持续时间，以及根据持续时间确定预警级别，并发布包含预警级别的预警信息。

具体地，可根据声发射参数和滑坡的水平位移、倾斜角度数据和滑体的水平位移、力学测量数据和下滑力/垂直位移等之间的关系，确定出滑体的变形程度，并确定变形程度超过预设预警阈值，则根据变形数据确定滑体发生变形的持续时间，以及根据持续时间确定预警级别，并发布包含预警级别的预警信息。

可以理解的是，滑体的变形程度超过预设预警阈值，表示滑体当前处于不稳定状态，此时，触发相应级别的警报，并有针对性地开展边坡防护和应急疏散等处置工作。

可以理解的是，在本实施例中，如果确定变形程度超过预设的报警阈值，则生成报警信号，并发布报警信号。

其中，报警阈值对应的滑体变形程度大于预警阈值对应的滑体变形程度。

其中，可以理解的是，本实施例的报警信号也是可以传输到远端和/或近端的信息发布终端的。

本申请的有益效果为：本申请以拉胀结构的理念设计监测装置的结构，将相对柔性的锚索作为深部监测的主体，外加套筒形成可活动的结构。随着滑坡体的运动变形，锚索以及滑动头在套筒内缓慢滑移，套筒会被逐渐胀开而不会被突然拉断。监测装置总体上具有抗弯曲、抗剪切和抗拉伸的效果，有望解决深部大变形监测装置寿命短和量程短的问题。锚索和外部套筒共同组成了波导，在波导和橡胶管之间的空隙填充足量颗粒物，形成主动波导，使得声发射主要来源于装置本身，基本排除了外部地质环境差异性的影响，使得监测装置的适用性更广、应用更简单。声发射传感器可以监测到边坡的微小变形等前兆信号，有望实现滑坡初始演化阶段的超前预警。倾斜角传感器可以测得套筒的倾斜角度，进而根据套筒长度等信息可以反演出套筒在边坡体内的状态，实现监测装置的透明可视化。

综上，本申请在边坡深部大变形监测中不易被损坏，并且能实现声发射、力学、变形等多元参数的测量，并结合声发射、力学、变形等多元参数确定滑体的变形程度是否超过预警阈值，实现滑坡演化过程的综合监测预警和稳固防护。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种滑坡柔性监测装置，其特征在于，所述滑坡包括滑床和滑体，于所述滑床和所述滑体之间的交界面形成滑面，所述装置包括：

套筒，所述套筒内限定出彼此连通的上腔室和下腔室，其中，所述上腔室的内径大于所述下腔室的内径，所述上腔室与所述下腔室之间锥形平滑连接，所述套筒设置在所述滑体中，且未穿过所述滑面；

锚索，所述锚索设于所述下腔室内且其下端伸出所述下腔室外，所述锚索在所述套筒内可向下单向运动，所述锚索的底端设置有锚固端，所述锚索贯穿所述滑体并通过所述锚固端固定在所述滑床上，所述套筒的长度小于所述锚索的长度；

滑动头，所述滑动头与所述锚索的顶端相连，所述滑动头初始状态设于所述上腔室内，可向下做单向运动，所述滑动头的形状为圆台形，其中，随着所述滑坡的运动变形，所述锚索以及所述滑动头在所述套筒内缓慢滑移，所述套筒会被逐渐胀开而不会被突然拉断；

橡胶管，所述橡胶管套在所述套筒外侧，所述橡胶管贯穿所述滑体并终止于所述滑床，所述橡胶管与所述套筒之间存在空隙，所述空隙用于填充颗粒物；

套筒盖，所述套筒盖紧固在所述套筒上且封盖所述上腔室；

声发射传感器，所述声发射传感器设于所述套筒盖的上表面。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

倾斜角传感器，所述倾斜角传感器设于所述上腔室内。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

力学测量模块，所述力学测量模块设于所述上腔室外。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述上腔室外套有垫座和螺母，所述螺母设置在所述垫座的上方，所述垫座露出所述滑体的地表面，所述力学测量模块位于所述垫座和螺母之间。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述力学测量模块包括振弦式测力计。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述振弦式测力计的形状为环形，所述振弦式测力计沿所述上腔室外部周向设置。

7.如权利要求1-6任一项所述的装置，其特征在于，所述锚索的材料包括钢质材料。

8.一种通过如权利要求1至7中任一项所述的滑坡柔性监测装置进行滑坡监测的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取声发射传感器输出的声发射参数；

根据所述声发射参数，确定滑体的变形数据；

如果所述变形数据超过预警阈值，则根据所述变形数据确定所述滑体发生变形的持续时间；

根据所述持续时间确定预警级别，并发布包含所述预警级别的预警信息。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述滑坡柔性监测装置包括套筒，所述套筒内限定出彼此连通的上腔室和下腔室，在所述滑坡柔性监测装置还包括倾斜角传感器时，所述倾斜角传感器设于所述上腔室内，所述方法还包括：

获取所述倾斜角传感器输出的倾斜角度数据；

根据所述倾斜角度数据和所述声发射参数，确定滑体的变形数据。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述滑坡柔性监测装置还包括力学测量模块时，所述力学测量模块设于所述上腔室外，所述方法还包括：

获取所述力学测量模块输出的力学测量数据；

根据所述力学测量数据、所述声发射参数和所述倾斜角度数据，确定滑体的变形数据。

11.如权利要求8-10任一项所述的方法，其特征在于，所述发布包含所述预警级别的预警信息，包括：

将所述预警信息传输至远端和/或近端的信息发布终端进行预警发布，或者，

由设置在所述滑坡柔性监测装置中的信息发布模块直接发布包含所述预警级别的预警信息；或者，

将所述预警信息上传至上层系统，并由上层系统发布所述预警信息。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述将所述预警信息传输至远端和/或近端的信息发布终端进行预警发布，包括：

根据所述预警级别，确定将所述预警信息传输至远端和/或近端的信息发布终端进行预警发布。

13.如权利要求8-10任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果确定所述变形数据超过报警阈值，则生成报警信号，并发布所述报警信号，其中，所述报警阈值对应的滑体变形程度大于所述预警阈值对应的滑体变形程度。

Images