CN111811704B - 一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及滑坡预警系统，具体涉及一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统；包括探测桩、拉杆；拉杆用于连接所有的探测桩，每个探测桩包括多个探测模组、锤击拉头和锥头；多个探测模组沿上下方向依次连接，探测模组设置有滑块、滑动封闭板、质量块、孔隙压力传感器、应变片式压力传感器、随动杆；某一层的发生滑坡时，会推动相应的探测模组进行位移，滑块推动滑动封闭板上的随动杆就行移动，即滑动偏移件也会位移，在质量块的自稳效应下，滑动偏移件和随动杆会向与探测模组相反位移的的方向位移，随动杆的侧面贴有应变片式压力传感器,通过孔隙压力传感器和应变片式压力传感器数值的突然增大进行报警。

Description

一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统

技术领域

本发明涉及滑坡预警系统，具体涉及一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统。

背景技术

滑坡位移监测的方法主要有人工监测、仪表监测和远程自动化监测。人工监测工作量大，且有较大的人为测量误差；仪表监测可以较为精准的测量滑坡的位移，但大多需要专门的监测设备，操作具有一定的难度，现有的滑坡位移监测系统可参考CN110940305A的中国专利文献，公开了一种滑坡位移监测系统，包括测量装置、电机、无线数据发射装置、数据接收终端、报警模块。所述测量装置包括固定杆、容纳盒、活动盖、压力传感器、弹性介质、应变式传感器；所述固定杆插在基岩面内，所述容纳盒间隔固定在固定杆上；所述弹性介质位于容纳盒内部。该发明是用活动盖两侧压力传感器的差值来表示滑坡程度大小进行预警，因为该发明的压力传感器的无时无刻都在进行压力计算，而且土壤等地质结构即使不发生滑坡也会对压力传感器的检测造成很大的影响，很容易在震动等不确定因素下造成两侧压力传感器检测结果相差很大，所以该发明的测量是否滑坡的准确度有误差。

发明内容

本发明提供一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统，以解决现有的滑坡预警系统很容易在震动等不确定因素下造成两侧压力传感器检测结果相差很大，测量滑坡是否发生滑动的准确度有误差。

本发明的一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统采用如下技术方案：

一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统，包括探测桩，探测桩包括多个探测模组；多个探测模组沿上下方向依次连接，探测模组包括支撑柱、滑块、滑动封闭板、自稳装置、应变片式压力传感器、随动杆；支撑柱的内部设置有滑槽和安装腔，滑块设置于支撑柱的下端，滑块下表面设置有配合孔，滑动封闭板设置于滑槽和安装腔之间，随动杆安装于滑动封闭板的上侧；自稳装置设置于安装腔内，配置成促使随动杆处于初始位置，应变片式压力传感器安装于随动杆的侧面；每相邻的两个探测模组中，上侧的探测模组的滑块沿左右方向可滑动地设置于下侧的探测模组的滑槽内，且下侧的探测模组的随动杆插入上侧的探测模组的配合孔内；当某一层的岩土发生滑坡时，会推动相应的探测模组进行位移，滑块推动相应的随动杆移动，应变片式压力传感器在自稳装置和滑块的作用下检测到压力，从而可根据应变片式压力传感器检测到压力值判断是否具产生滑坡。

进一步地，探测模组还包括限滑腔，限滑腔设置于支撑柱内，且处于滑槽和安装腔之间，限滑腔通过避让开口与限滑腔连通；在滑块位于限滑腔内时限滑腔限制滑块左右移动。

进一步地，探测模组还包括挡止块、弹簧；两个挡止块分别安装于限滑腔的前后两侧；弹簧为多个，设置为两组，两组弹簧分别安装于限滑腔的前后两侧，两组弹簧分别位于两个挡止块的两侧；弹簧沿前后方向延伸，一端与支撑柱连接，另一端与相应的挡止块连接，弹簧配置成促使两个挡止块相互靠近，以在滑块向上运动后处于滑块的下方。

进一步地，：滑动封闭板沿左右方向延伸的长度至少是避让开口的沿左右方向延伸的长度的两倍，以在初始状态时滑动封闭板的左端靠近避让开口左端并将避让开口完全封闭，滑动封闭板向左侧滑动过程中滑动封闭板右端始终处于避让开口右端。

进一步地，探测模组还包括阻流板；阻流板安装于支撑柱的左侧；阻流板呈朝左侧拱起的弧形，阻流板的轴线沿竖直方向延伸；支撑柱的周壁上设置有孔隙压力传感器。

进一步地，自稳装置包括质量块、电机、滑动偏移件、转动套筒、转轴；转轴沿前后方向延伸且可转动的安装于安装腔内，滑动偏移件的上端铰接于滑动封闭板的下表面，转动套筒穿过质量块的中央位置且固定连接于质量块，且转动套筒的上端套在滑动偏移件上，电机的壳体可转动的安装于转轴，电机的输出轴插入转动套筒的下端，且电机带动质量块转动。

进一步地，滑动偏移件包括第一段、第二段和第三段，第一段竖直延伸，第二段的右端连接于第一段的下端，第二段水平设置且沿左右方向延伸，第三段竖直延伸，第三段上端与第二段的左端连接，第三段的下端插入转动套筒的上端，第一段的上端铰接于滑动封闭板的下表面的右端。

进一步地，孔隙压力传感器与应变式传感器通过线缆与无线数据发射装置连接，无线数据发射装置通过GSM实时将监测到的孔隙压力传感器和应变式传感器的数据向外传输。

进一步地，探测桩还包括锥头和锤击拉头；锥头的上端面设置有安装槽，最下侧探测模组的滑块安装于安装槽内，且安装槽的两端设置有档杆，用于将锥头和最下侧的固定连接；锤击拉头的下端设置有连接块，连接块通过键安装于最上侧的探测模组的滑槽内。

进一步地，一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统，还包括拉杆，探测桩为多个，拉杆用于连接所有的探测桩。

本发明的有益效果是：一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统因为具有沿上下方向依次设置的多个探测模组，探测模组之间可相互移动，探测模组内设置有压力传感器，用于在上侧的探测模组与下侧的探测模组相对移动时检测压力，在土壤等地质结构不发生滑坡时，由于探测模组的两侧都受到压力，探测模组达到平衡，几乎不会对压力传感器产生压力，即使在震动等不确定因素下，探测模组不会发生移动，不会出现误检测，显著提高了测量是否滑坡的准确度。探测桩多节设置，且探测桩钉入地面过程中相邻探测模组相对固定，防止探测桩钉入地面过程中相邻探测模组相对滑动，提高了探测桩钉入指定深度后相邻探测模组相对位置的一致性。设置滑动封闭板避免了泥土进入安装腔。滑动偏移件为Z字型，提高了转动套筒的偏转行程，可使结构紧凑，体积小，且显著提高自稳效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统的实施例的结构示意图；

图2为图1中1处的局部放大图；

图3为图2中4处的局部放大图；

图4为本发明的一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统中探测模组的俯视图；

图5为本发明的一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统中探测模组的刨视图；

图6为图5中I的局部放大图；

图7为本发明的一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统中锤击拉头的结构示意图；

图8为本发明的一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统中锥头的结构的示意图；

1、探测桩；2、拉杆；3、锤击拉头；4、探测模组；5、锥头；6、支撑柱；7、阻流板；8、滑槽；9、滑块；10、限滑腔；11、挡止块；12、弹簧；13、避让开口；14、滑动封闭板；15、随动杆；16、滑动偏移件；17、转动套筒；18、质量块；19、电机；20、转轴；21、孔隙压力传感器；22、安装腔；23、档杆；24、键。

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。

本发明的一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统的实施例，如图1至图6所示，一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统包括多个探测桩1、拉杆2。拉杆2用于连接所有的探测桩1，每个探测桩1包括多个探测模组4、锤击拉头3和锥头5。多个探测模组4沿上下方向依次连接，锤击拉头3安装于多个探测模组4的最上方，锥头5安装于多个探测模组4的最下方。

探测模组4包括阻流板7、支撑柱6、滑槽8、滑块9、限滑腔10、挡止块11、弹簧12、避让开口13、滑动封闭板14、随动杆15、滑动偏移件16、转动套筒17、质量块18、电机19、转轴20、孔隙压力传感器21、安装腔22、应变片式压力传感器。阻流板7安装于支撑柱6的左侧。阻流板7呈朝左侧拱起的弧形，阻流板7的轴线沿竖直方向延伸。安装腔22开设于支撑柱6的内部。滑槽8、限滑腔10和避让开口13设置于支撑柱6的上部，滑槽8、限滑腔10和避让开口13沿上下方向依次设置且相互连通，滑槽8从其上端与外界连通，避让开口13的下侧连通安装腔22。

转轴20沿前后方向延伸，可转动地安装于安装腔22的内。滑动封闭板14安装于避让开口13的上表面，随动杆15安装于滑动封闭板14的右端。滑动偏移件16的上端铰接于滑动封闭板14的下表面，转动套筒17穿过质量块18的中央位置且固定连接于质量块18，且转动套筒17的上端套在滑动偏移件16上，电机19的壳体可转动的安装于转轴20，电机19的输出轴插入转动套筒17的下端，且电机带动质量块18转动。

两个挡止块11分别安装于限滑腔10的前后两侧。弹簧12为多个，设置为两组，两组弹簧分别安装于限滑腔10的前后两侧，两组弹簧分别位于两个挡止块11的两侧。弹簧12沿前后方向延伸，一端与支撑柱6连接，另一端与相应的挡止块11连接。

滑块9安装于支撑柱6的下端，滑块9的下端面右侧设置有配合孔。相邻的两个探测模组中，上侧的探测模组的滑块9沿左右方向可滑动地安装于下侧的探测模组的滑槽8内，下侧的探测模组4的随动杆15插入上侧探测模组4的滑块9的下端面右侧设置的配合孔内。随动杆15的右侧面贴有应变片式压力传感器。孔隙压力传感器21安装于支撑柱6的侧面上。

在本实施例中，锥头5的上端面设置有安装槽，最下侧探测模组4的滑块9安装于安装槽内，且安装槽的两端设置有档杆23，用于将锥头5和最下侧的探测模组4固定连接。锤击拉头3的下端设置有连接块，连接块通过键24安装于最上侧的探测模组4的滑槽8内。使用铁锤将探测桩1从地面打入地下，将锥头5打入岩石层，因为此时滑块9下沉至限滑腔10，且限滑腔10限制滑块的沿滑槽8的延伸方向的移动，限滑腔10的底面即13的上表面限制滑块9向下移动，故此时相邻两个探测模组4位置相对固定，避免探测桩钉入土层过程中相邻两个探测模组相对位移。向上提起探测桩1，在探测桩向上提起过程中，从上至下的相邻的探测模组依次远离，从而使滑块9向上运动并脱离限滑腔，滑块9脱离限滑腔后，相对的两个挡止块在弹簧12作用下相互靠近以填充滑块向上运动后出现的空间，防止滑块9再次向下运动，此时挡止块11的上表面与滑槽8内侧的下表面齐平，以使滑块9能够在滑槽8内无阻碍滑动。滑槽可限制滑块向上移动脱离滑槽。此时即完成探测桩1的安装。依次将多个探测桩1分布式安装后使用拉杆相互连接，构成对滑坡预警监测的探测矩阵。

在本实施例中，滑动偏移件16包括第一段、第二段和第三段，第一段竖直延伸，第二段的右端连接于第一段的下端，第二段水平延伸，第三段竖直延伸，第三段上端与第二段的左端连接。第三段的下端插入转动套筒17的上端。

在本实施例中，滑动封闭板14沿左右方向延伸的长度至少是避让开口13的沿左右方向延伸的长度的两倍。初始状态时滑动封闭板14的左端靠近避让开口13左端并将避让开口完全封闭；滑动封闭板14向左侧滑动过程中滑动封闭板13右端逐渐靠近避让开口右端且封闭避让开口。即滑动封闭板14在滑动过程中全程封闭避让开口13以防止泥土进入支撑柱的安装腔22内。

在本实施例中，矿区岩土层崩解滑坡预警系统还包括电源。孔隙压力传感器21与应变式传感器均通过线缆与电源连接，同时孔隙压力传感器21与应变式传感器通过线缆与无线数据发射装置连接，无线数据发射装置通过GSM实时将监测到的孔隙压力传感器和应变式传感器的数据传输至数据接收终端，数据接收终端与报警模块连接。当孔隙压力传感器21数值异常升高时，说明具有滑坡的风险，报警模块启动一级警报，工作人员应提高警惕。当应变式传感器数值异常升高时，说明滑坡风险较大，报警模块启动二级警报，现场人员立即疏散。

本发明的一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统的在使用时，使用铁锤将探测桩1从地面打入地下，将锥头5打入岩石层，因为此时滑块9下沉至限滑腔10，且限滑腔10限制滑块的沿滑槽8的延伸方向的移动，限滑腔10的底面即13的上表面限制滑块9向下移动，故此时相邻两个探测模组4位置相对固定，避免探测桩钉入土层过程中相邻两个探测模组相对位移。向上提起探测桩1，在探测桩向上提起过程中，从上至下的相邻的探测模组依次远离，从而使滑块9向上运动并脱离限滑腔，滑块9脱离限滑腔后，相对的两个挡止块在弹簧12作用下相互靠近以填充滑块向上运动后出现的空间，防止滑块9再次向下运动，此时挡止块11的上表面与滑槽8内侧的下表面齐平，以使滑块9能够在滑槽8内无阻碍滑动。滑槽可限制滑块向上移动脱离滑槽。此时即完成探测桩1的安装。依次将多个探测桩1分布式安装后使用拉杆相互连接，构成对滑坡预警监测的探测矩阵。

当孔隙压力传感器21数值异常升高时，说明具有滑坡的风险，报警模块启动一级警报，工作人员应提高警惕。当岩土层一定深度出现小范围土层滑动时，该处土层推动阻流板7运动，阻流板7带动整个相应探测模组4运动，运动的探测模组4的滑块9抵推该探测模组4下方的随动杆15运动，而因为转动的质量块18具有自稳效应，故质量块出现阻止随动杆15运动的趋势，使得滑块8与随动杆之15间的压力迅速增大，随动杆15侧面贴有应变片式压力传感器，该应变片式压力传感器可以检测滑块8与随动杆之15间的压力，若检测到滑块8与随动杆15之间的压力迅速增大，则可以判定该深度的岩土层出现小范围土层滑动，且该深度可通过判定发生位移的探测模组来判定。当应变式传感器数值异常升高时，说明滑坡风险较大，报警模块启动二级警报，现场人员立即疏散。随动杆15运动使铰接于滑动封闭板14上的滑动偏移件16运动，滑动偏移件使转动套筒17和质量块18倾斜。滑动偏移件16上端与滑动封闭板14铰接，下端插入转动套筒17且可在转动套筒17内滑动，以补偿滑动套筒17倾斜时滑动偏移件上端与滑动套筒之间长度的增量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统，其特征在于：包括探测桩，探测桩包括多个探测模组；多个探测模组沿上下方向依次连接，探测模组包括支撑柱、滑块、滑动封闭板、自稳装置、应变片式压力传感器、随动杆；支撑柱的内部设置有滑槽和安装腔，滑块设置于支撑柱的下端，滑块下表面设置有配合孔，滑动封闭板设置于滑槽和安装腔之间，随动杆安装于滑动封闭板的上侧；自稳装置设置于安装腔内，配置成促使随动杆处于初始位置，应变片式压力传感器安装于随动杆的侧面；每相邻的两个探测模组中，上侧的探测模组的滑块沿左右方向可滑动地设置于下侧的探测模组的滑槽内，且下侧的探测模组的随动杆插入上侧的探测模组的配合孔内；当某一层的岩土发生滑坡时，会推动相应的探测模组进行位移，滑块推动相应的随动杆移动，应变片式压力传感器在自稳装置和滑块的作用下检测到压力，从而根据应变片式压力传感器检测到的压力值判断是否具产生滑坡；

自稳装置包括质量块、电机、滑动偏移件、转动套筒、转轴；转轴沿前后方向延伸且可转动地安装于安装腔内，滑动偏移件的上端铰接于滑动封闭板的下表面，转动套筒穿过质量块的中央位置且固定连接于质量块，且转动套筒的上端套在滑动偏移件上，电机的壳体可转动的安装于转轴，电机的输出轴插入转动套筒的下端，且电机带动质量块转动。

2.根据权利要求1所述的一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统，其特征在于：探测模组还包括限滑腔，限滑腔设置于支撑柱内，且处于滑槽和安装腔之间，限滑腔通过避让开口与安装腔连通；在滑块位于限滑腔内时，限滑腔限制滑块左右移动。

3.根据权利要求2所述的一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统，其特征在于：探测模组还包括挡止块、弹簧；两个挡止块分别安装于限滑腔的前后两侧；弹簧为多个，设置为两组，两组弹簧分别安装于限滑腔的前后两侧，两组弹簧分别位于两个挡止块的两侧；弹簧沿前后方向延伸，一端与支撑柱连接，另一端与相应的挡止块连接，弹簧配置成促使两个挡止块相互靠近，以在滑块向上运动后处于滑块的下方。

4.根据权利要求2所述的一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统，其特征在于：滑动封闭板沿左右方向延伸的长度至少是避让开口的沿左右方向延伸的长度的两倍，以在初始状态时滑动封闭板的左端靠近避让开口左端并将避让开口完全封闭，滑动封闭板向左侧滑动过程中滑动封闭板右端始终处于避让开口右端。

5.根据权利要求1所述的一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统，其特征在于：探测模组还包括阻流板；阻流板安装于支撑柱的左侧；阻流板呈朝左侧拱起的弧形，阻流板的轴线沿竖直方向延伸；支撑柱的周壁上设置有孔隙压力传感器。

6.根据权利要求5所述的一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统，其特征在于：滑动偏移件包括第一段、第二段和第三段，第一段竖直延伸，第二段的右端连接于第一段的下端，第二段水平设置且沿左右方向延伸，第三段竖直延伸，第三段上端与第二段的左端连接，第三段的下端插入转动套筒的上端，第一段的上端铰接于滑动封闭板的下表面的右端。

7.根据权利要求4所述的一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统，其特征在于：孔隙压力传感器与应变式传感器通过线缆与无线数据发射装置连接，无线数据发射装置通过GSM实时将监测到的孔隙压力传感器和应变式压力传感器的数据向外传输。

8.根据权利要求1所述的一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统，其特征在于：探测桩还包括锥头和锤击拉头；锥头的上端面设置有安装槽，最下侧探测模组的滑块安装于安装槽内，且安装槽的两端设置有档杆，用于将锥头和最下侧的探测模组固定连接；锤击拉头的下端设置有连接块，连接块通过键安装于最上侧的探测模组的滑槽内。

9.根据权利要求1所述的一种矿区岩土层崩解滑坡预警系统，其特征在于：还包括拉杆，探测桩为多个，拉杆用于连接所有的探测桩。

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