CN111928784A - 边坡位移监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及滑坡监测设备领域，尤其涉及边坡位移监测装置。其包括：包括：测斜管、电源、无线数据发射装置；所述测斜管垂直插入边坡的土壤层中，并向下延伸直至测斜管的下端部插入边坡的基岩层中，通过基岩层对测斜管进行固定。通过一种结构既可以做到边坡含水量监测的同时做到边坡位移监测，为边坡路基稳定提供更全面的预警数据。

Description

边坡位移监测装置
技术领域
本发明涉及边坡监测设备领域，尤其涉及边坡位移监测装置。
背景技术
边坡是指为保证路基稳定，在路基两侧做成具有一定坡度的坡面。边坡稳定性的问题已经备受关注，现有许多因素会影响边坡稳定性，如：组成边坡的岩土体类型及性质、边坡地质构造、边坡形态和地下水、气候条件、风化作用、人类工程活动等，但影响边坡稳定性较为常见的是气候条件与地下水，例如，雨水导致页岩或夹层土质（膨胀土）膨胀，边坡排水不畅，雨水对边坡进行冲刷，引起边坡坍塌，地下水丰富，长期浸泡导致边坡基脚坍塌。
现有的边坡测斜仪器，测量精度很高，也能实现自动化监测，但是由于测量原理的限制，使得测斜仪测量的量程有限，在边坡滑动面产生大的位移变化的情况下，不能继续测量，测斜仪的传感器是布设在测量的钻孔内，该传感装置与数据采集装置是通过数据线连接，当滑动面挫断测斜管时，也不能继续监测；并且现有测斜仪器仅可单独监测边坡位移，无法对边坡含水量监测或者无法通过同一种结构既监测边坡位移又可做到含水量监测。
发明内容
因此，本发明正是鉴于上述问题而做出的，本发明的目的在于提供边坡位移监测装置，通过一种结构既可以做到边坡含水量监测的同时做到边坡位移监测，为边坡路基稳定提供更全面的预警数据；本发明把边坡分为上下两个部分，通过对边坡上下两个部分水含量的检测，作为提前预警，同时对边坡上下两个部分土壤的倾斜度进行实时监控。
边坡位移监测装置，包括：测斜管、电源、无线数据发射装置。
所述测斜管垂直插入边坡的土壤层的基岩层中；所述电源向两个激光测距传感器输送电能。
所述无线数据发射装置通过缆线与两个激光测距传感器线连接。
所述测斜管包括：壳体、绳轮、橡胶带、位移块、激光测距传感器；所述壳体内部设置“十”字交叉的隔板一与隔板二，将壳体内部划分为A1、A2、B1、B2四个区域，上半部分为A1、B1区域，下半部分为A2、B2区域；所述A1、A2区域相反一端设有开口，开口用于接收土壤层中的水。
所述绳轮所述绳轮数量为两个，分别位于壳体内B1、B2区域中，两个绳轮分别连接在隔板二的顶面与底面，其中两个绳轮上分别缠绕有钢绳，且绳轮与轴的连接处设有发条。
两根所述钢绳的一端沿隔板二向壳体内B1、B2区域的端部处进行延伸，而后向一侧贯穿隔板一，分别延伸至壳体内 A1、A2区域中。
所述橡胶带数量为两个，分别垂直设置在壳体的B1、B2区域开放面上，并对B1、B2区域的开放面进行封闭，橡胶带与钢绳活动连接。
所述位移块数量为两个，分别设置在壳体内A1、A2区域中，每个位移块朝向隔板二的方向分别安装一个激光测距传感器；两根所述钢绳位于A1、A2区域中的一端连接位移块，并通过发条让两根钢绳始终保持绷紧状态。
有益效果:
1、本发明根据降水与地下水对边坡的影响，把边坡分为上下两个部分进行单独监测，（监测边坡的含水量，以及坍塌角度），从而根据边坡上下两个部分含水量的情况与坍塌情况，进行定位治理；
2、本发明通过两个激光测距传感器所测得与隔板二的长度变化，从而检测出，水含量与边坡的坍塌情况，具体为当激光测距传感器所测得的数据与隔板二缩短时，则可以根据变短的数据获得土壤层含水量的情况，当激光测距传感器测得的数据突然与隔板二拉长时，通过长度数据，获得边坡土壤层的坍塌数据；
3、本发明通过钢绳拉动位移块上的激光测距传感器发生位置变化，当治理后，通过绳轮或橡胶带，让钢绳拉动激光测距传感器回到初始位置，从而能够对边坡进行连续监测。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明测斜管结构示意图一。
图3为本发明测斜管结构示意图二。
图4为本发明位移块受雨水影响下移运动示意图。
图5为本发明橡胶带受土壤挤压影响变形运动示意图。
如图中所示：1-测斜管、2-电源、3-无线数据发射装置、4-土壤层、5-基岩层、11-壳体、12-绳轮、13-橡胶带、14-位移块、15-激光测距传感器、111-隔板一、112-隔板二、113-过滤网、114-单向阀、121-钢绳、131-卡环。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作出类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。
如图1所示，边坡位移监测装置，包括：测斜管1、电源2、无线数据发射装置3。
所述测斜管1垂直插入边坡的土壤层4中，并向下延伸直至测斜管1的下端部插入边坡的基岩层5中，通过基岩层5对测斜管1进行固定。
如图2所示，所述测斜管1包括：壳体11、绳轮12、橡胶带13、位移块14、激光测距传感器15。
所述壳体11内部设有隔板一111与隔板二112，隔板一111为垂直状，隔板二112为水平状，隔板一111与隔板二112组成“十”字，把壳体11内部空间划分为A1、A2、B1、B2四个区域，其中A1、B1区域位于边坡土壤层4的上半部，A2、B2区域位于边坡土壤层4的下半部，且壳体11内 A1、A2区域交错设置，B1、B2区域朝向边坡最大坡度的一侧壁面为开放式。
所述壳体11内 A1、A2区域交错设置，且相反一端设有开口， A1、A2区域的开口用于接收土壤层4中的水分，且壳体11内A1、A2区域的开口处分别设有过滤网113，通过过滤网113对泥土砂石进行阻挡，其中壳体11内A1区域一侧壁面上端处设有单向阀114，用于对A1区域内的水进行排出。
所述绳轮12数量为两个，分别位于壳体11内B1、B2区域中，两个绳轮12分别连接在隔板二112的顶面与底面，其中两个绳轮12上分别缠绕有钢绳121，且绳轮12与轴的连接处设有发条（图中未示意）。
两根所述钢绳121的一端沿隔板二112向壳体11内B1、B2区域的端部处进行延伸，而后向一侧贯穿隔板一111，分别延伸至壳体11内 A1、A2区域中。
所述橡胶带13数量为两个，分别垂直设置在壳体11的B1、B2区域开放面上，并对B1、B2区域的开放面进行封闭，其中橡胶带13朝向钢绳121的一面设有多个卡环131，多个卡环131活动连接钢绳121，其目的在于，当橡胶带13发生变形时，橡胶带13带动钢绳121同步变形，如图3所示，两个橡胶带13的长度与壳体11的长度相同。
所述位移块14由橡胶材质制成，数量为两个，两个位移块14分别设置在壳体11内A1、A2区域中， A1区域内的位移块14初始位于单向阀114下方，A2区域内的位移块14通过挡板置于A2区域开口的上方。
两根所述钢绳121位于A1、A2区域中的一端连接位移块14，并通过发条让两根钢绳121始终保持绷紧状态，其中A1区域内的位移块14与A1区域内壁面相贴合，其目为了，让水位于A1区域内位移块14的顶面。
所述激光测距传感器15数量为两个，两个激光测距传感器15分别安装在两个位移块14上，且两个激光测距传感器15的激光发射端朝向隔板二112，通过两个激光测距传感器15测得与隔板二112距离，以获得土壤层4上下部的地质变化。
所述电源2向两个激光测距传感器15输送电能。
所述无线数据发射装置3通过缆线与两个激光测距传感器15线连接，两个激光测距传感器15所测得的信号，通过无线数据发射装置3发送给处理器，工作人员可以通过处理器，实时查看边坡的地质数据，数据包含，土壤层4中含水量数据与土壤层4倾斜数据。
当发生降雨时，土壤层4中的含水量增加，如图4所示，水沿A1区域的开口进入其内部，水在A1区域不断增加，位移块14受水重量的压力逐渐向下移动，激光测距传感器15与隔板二112的距离逐渐缩短，从而测得土壤层4上半部的含水量，或是由于地下水丰富，地下水上涌，水沿A2区域的开口进入其内部，另一位移块14受水的浮力向上移动，另一激光测距传感器15与隔板二112的距离逐渐缩短，从而测得土壤层4下半部的含水量，此时无线数据发射装置3将数据发往处理器，处理器提示工作人员对该区域边坡内上半部或下半部的水进行疏通，再疏通后，A1区域内或A2区域内的水位逐渐下降，绳轮12通过钢绳121拉动位移块14逐渐回到初始位置，激光测距传感器15所测得的长度逐渐回到初始数值。
当边坡坍塌时，如图5所示，土壤层4中的砂石与泥土倾斜向下挤压橡胶带13，发生形变，橡胶带13带动钢绳121发生形变，由于钢绳121的施力方向与绳轮12平行，从而绳轮12不转动，B1或B2区域内的钢绳121纵向长度减少，从而钢绳121拉扯位移块14向上移动，激光测距传感器15拉长与隔板二112的距离，通过激光测距传感器15测得的长度数据，从而获得边坡土壤层4上半部或下半部的坍塌数据，此时无线数据发射装置3将数据发往处理器，处理器提示工作人员对该区域边坡内上半部或下半部进行加固，如激光测距传感器15测得的长度数据大于一定数值时，工作人员对此路段进行封锁。
当激光测距传感器15所测得的数据从逐渐缩短，而后快速上升一定高度的数据，由此判断土壤层4中水含量增加，而后发生坍塌在一个较短的时间段内接连发生。
本发明工作原理：
首先对边坡进行打孔，孔的深度延伸至基岩层5，测斜管1插入孔内，当降雨或地下水上涌时，土壤层4中的含水量增加，水沿A1、A2区域的开口进入其内部，位移块14受水压力或浮力影响，产生移动，激光测距传感器15与隔板二112的距离逐渐缩短，从而测得土壤层4上半部或下半部的含水量情况，此时无线数据发射装置3将数据发往处理器，处理器提示工作人员对该区域边坡内上半部或下半部的水进行疏通。
当边坡坍塌时，土壤层4中的砂石与泥土倾斜向下挤压橡胶带13，发生形变，橡胶带13带动钢绳121发生形变，从而钢绳121拉扯位移块14移动，激光测距传感器15拉长与隔板二112的距离，通过激光测距传感器15测得的长度数据，从而获得边坡土壤层4上半部或下半部的坍塌数据，此时无线数据发射装置3将数据发往处理器，处理器提示工作人员对该区域边坡内上半部或下半部进行加固，如激光测距传感器15测得的长度数据大于一定数值时，工作人员对此路段进行封锁。

Claims (6)

1.边坡位移监测装置，包括：测斜管（1）、电源（2）、无线数据发射装置（3）；
所述测斜管（1）垂直插入边坡的土壤层的基岩层中；所述电源（2）向两个
激光测距传感器（15）输送电能；所述无线数据发射装置（3）通过缆线与两个激光测距传感器（15）线连接；
其特征在于：所述测斜管（1）包括：壳体（11）、绳轮（12）、橡胶带（13）、
位移块（14）、激光测距传感器（15）；所述壳体（1）内部设置“十”字交叉的隔板一（111）与隔板二（112），将壳体（1）内部划分为A1、A2、B1、B2四个区域，上半部分为A1、B1区域，下半部分为A2、B2区域；所述A1、A2区域相反一端设有开口，开口用于接收土壤层（4）中的水；
所述绳轮（12）所述绳轮（12）数量为两个，分别位于壳体（11）内B1、B2区域中，两个绳轮（12）分别连接在隔板二（112）的顶面与底面，其中两个绳轮（12）上分别缠绕有钢绳（121），且绳轮（12）与轴的连接处设有发条；
两根所述钢绳（121）的一端沿隔板二（112）向壳体（11）内B1、B2区域的端部处进行延伸，而后向一侧贯穿隔板一（111），分别延伸至壳体（11）内 A1、A2区域中；
所述橡胶带（13）数量为两个，分别垂直设置在壳体（11）的B1、B2区域开放面上，并对B1、B2区域的开放面进行封闭，橡胶带（13）与钢绳（121）活动连接；
所述位移块（14）数量为两个，分别设置在壳体（11）内 A1、A2区域中，每个位移块（14）朝向隔板二（112）的方向分别安装一个激光测距传感器（15）；两根所述钢绳（121）位于A1、A2区域中的一端连接位移块（14），并通过发条让两根钢绳（121）始终保持绷紧状态。
2.根据权利要求1所述的边坡位移监测装置，其特征在于：壳体（11）内A1区域一侧壁面上端处设有单向阀（114）。
3.根据权利要求2所述的边坡位移监测装置，其特征在于：所述A1区域内的位移块（14）初始位于单向阀（114）下方。
4.根据权利要求3所述的边坡位移监测装置，其特征在于：所述A1区域内的位移块（14）与A1区域内壁面相贴合。
5.根据权利要求1所述的边坡位移监测装置，其特征在于：所述A1、A2区域的开口处设有过滤网（113）。
6.根据权利要求1所述的边坡位移监测装置，其特征在于：橡胶带（13）朝向钢绳（121）的一面设有多个卡环（131），橡胶带（13）通过多个卡环（131）活动连接钢绳（121）。
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