CN112081150B - 一种地质灾害预警用多球点预埋桩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地质灾害预警用多球点预埋桩，属于地质灾害预警领域，一种地质灾害预警用多球点预埋桩，通过本预埋桩的设置，当地质发生下陷时，预断沉杆受到下压的力，并作用下下方的外标记端上，使标记球表面豁口，其内部的彩砂溢出，当预断沉杆断裂后，失去下压的力后外标记端恢复形变，豁口消失，采砂停止溢出，当本预埋桩检测到存在下陷情况时，可以将本预埋桩附近土壤挖开，根据彩砂的量判断具体的下陷情况，同时在预断沉杆断裂后，尖刺逐渐靠近内破光球直至将刺破，使其内部的荧光液溢出，可以对地质下陷处进行辅助标记，有助于工作人员对地质下陷的情况进行直观的判断，便于进行相应的应对措施，降低安全隐患。

Description

一种地质灾害预警用多球点预埋桩

技术领域

本发明涉及地质灾害预警领域，更具体地说，涉及一种地质灾害预警用多球点预埋桩。

背景技术

地质灾害主要是指崩塌(即危岩体)、滑坡、泥石流、岩溶地而塌陷和地裂缝等，它们是比较公认的原地壳表层地质结构的剧烈变化而产生的，且通常被认为是突发性的。地质环境灾害是指区域性地质生态环境变异引起的危害，如区域性地而沉降、海水人侵、干旱半干旱地区的荒漠化、石山地区的水土流失、石漠化和区域性地质构造沉降背景下平原或盆地地区的频繁洪灾等，这些问题通常都是由多种因素引起且缓慢发生的，地质界常称其为缓变性地质灾害。

我国对地质灾害的定义为在自然或者人为因素的作用下形成的，对人类生命财产、环境造成破坏和损失的地质作用(现象)。如崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面沉降、地面塌陷、岩爆、坑道突水、突泥、突瓦斯、煤层自燃、黄土湿陷、岩土膨胀、砂土液化，土地冻融、水土流失、土地沙漠化及沼泽化、土壤盐碱化，以及地震、火山、地热害等。

对于地质下陷的监测通常通过预埋杆来实现，但是现有技术中的预埋杆通常只能检测到发生地质下陷的情况，具体的下陷程度，一般都依赖于各种数据的分析，很少能够直观的体现地质下陷的程度，对于现场施工的工作人员来说，进行维护时存在一定难度，导致安全隐患较大。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种地质灾害预警用多球点预埋桩，它通过本预埋桩的设置，当地质发生下陷时，预断沉杆受到下压的力，并作用下下方的外标记端上，使标记球表面豁口，其内部的彩砂溢出，当预断沉杆断裂后，失去下压的力后外标记端恢复形变，豁口消失，采砂停止溢出，当本预埋桩检测到存在下陷情况时，可以将本预埋桩附近土壤挖开，根据彩砂的量判断具体的下陷情况，同时在预断沉杆断裂后，尖刺逐渐靠近内破光球直至将刺破，使其内部的荧光液溢出，可以对地质下陷处进行辅助标记，有助于工作人员对地质下陷的情况进行直观的判断，便于进行相应的应对措施，降低安全隐患。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种地质灾害预警用多球点预埋桩，包括杆体，所述杆体顶部固定连接有外凸端，所述杆体外表面固定镶嵌有多个均匀分布的标记球，所述杆体外表面包裹有水解层，多个所述标记球均位于水解层内，所述标记球包括固定镶嵌在杆体内的内嵌定位端、连接在内嵌定位端外表面的两个外标记端以及位于两个外标记端之间的预断沉杆，所述预断沉杆与内嵌定位端固定连接，位于上方的所述外标记端与预断沉杆粘接，位于下方的所述外标记端与预断沉杆相互接触，两个所述外标记端与内嵌定位端之间围成的空间内部填充有彩砂，所述预断沉杆包括与内嵌定位端固定连接的静断裂端以及连接在静断裂端端部的动断裂端，所述动断裂端内部固定连接有位移传感器，位移传感器与外界的地质监控中心信号连接，当预断沉杆断裂后，动断裂端随着地质的下陷发生位置的移动，地质监控中心可以根据位移传感器获知该移动，进而判断发生地质下陷的情况，所述静断裂端和动断裂端连接处设有预断环槽，通过本预埋桩的设置，当地质发生下陷时，预断沉杆受到下压的力，并作用下下方的外标记端上，使标记球表面豁口，其内部的彩砂溢出，当预断沉杆断裂后，失去下压的力后外标记端恢复形变，豁口消失，采砂停止溢出，当本预埋桩检测到存在下陷情况时，可以将本预埋桩附近土壤挖开，根据彩砂的量判断具体的下陷情况，同时在预断沉杆断裂后，尖刺逐渐靠近内破光球直至将刺破，使其内部的荧光液溢出，可以对地质下陷处进行辅助标记，有助于工作人员对地质下陷的情况进行直观的判断，便于进行相应的应对措施，降低安全隐患。

进一步的，位于上方的所述外标记端为硬质材料制成，位于下方的所述外标记端为弹性材料制成，当地质发生下陷时，动断裂端在下陷的作用下，端部向下移动，此时动断裂端与外标记端分离，同时对下方的外标记端产生下压作用，下方的外标记端发生弹性形变，使得两个内嵌定位端的连接处形成豁口，其内部的彩砂溢出，当预断沉杆断裂后，失去下压的力，下方的外标记端恢复形变，使得豁口消失，地质下陷的速度越快程度越大，动断裂端断裂的越快，豁口存在的时间越短，使得彩砂溢出的量越少，当本预埋桩检测到存在下陷情况时，可以将本预埋桩附近土壤挖开，根据彩砂的量判断具体的下陷情况。

进一步的，所述预断环槽位于标记球内，且预断环槽的深度不大于预断沉杆厚度的1/3，过深，预断环槽很容易断裂，容易造成彩砂溢出的量较少，导致判断的下陷情况过于严重，过浅，对于地质下陷的监测效果不明显，容易低估地质下陷的程度。

进一步的，所述静断裂端端部固定连接有拉绳，所述拉绳贯穿至动断裂端内，且拉绳位于动断裂端内的端部固定连接有内破光球，所述动断裂端靠近静断裂端一端的口部内壁固定连接有多个均匀分布的尖刺，所述内破光球与尖刺相匹配，当动断裂端发生断裂后，动断裂端与静断裂端分离，此时动断裂端的口部逐渐靠近内破光球，当相互接触时，尖刺刺进内破光球内，能够释放内破光球内的荧光液，从而可以对地质下陷处进行辅助标记，有效帮助工作人员对地质下陷进行相应的应对措施，降低安全隐患。

进一步的，所述动断裂端外端开凿有限位孔，所述限位孔内部镶嵌有密封弧板，所述限位孔位于动断裂端内的口部固定连接有限位半环囊，所述限位半环囊内部填充有空气，所述内破光球位于限位半环囊左侧，通过限位半环囊的设置，可以限制内破光球的位置，有效阻止在未发生地质下陷时内破光球与尖刺之间的靠近，从而有效保证内破光球内荧光液不易提前泄露，从而提高本预埋桩对地质下陷的预警更加精准。

进一步的，所述密封弧板朝向外侧的表面开凿有多个助断槽，所述助断槽的深度为密封弧板厚度的1/2-2/3，通过助断槽可以有效降低密封弧板的强度，从而使得密封弧板在受到地质下陷的力时，能够快速断裂，使得限位半环囊内的空气释放，从而接触限位半环囊对内破光球的限制，当预断沉杆断裂后，内破光球能够靠近尖刺，从而实现荧光液的溢出，所述内破光球直径大于两个限位半环囊端部之间的距离，使限位半环囊能够限制内破光球的位置。

进一步的，所述内破光球包括拦截层、填充在拦截层内部的多孔海绵层以及包裹在拦截层外表面的外保护层，所述多孔海绵层内部吸附有荧光液。

进一步的，所述拦截层为弹性密封材料制成，所述外保护层多通透孔的硬质材料制成，外保护层可以用有效保护拦截层，使其在动断裂端内移动时，不易破裂，进而保护荧光液不易提前泄露，同时其多孔结构，便于尖刺贯穿外保护层从而将拦截层刺破，释放荧光液。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案通过本预埋桩的设置，当地质发生下陷时，预断沉杆受到下压的力，并作用下下方的外标记端上，使标记球表面豁口，其内部的彩砂溢出，当预断沉杆断裂后，失去下压的力后外标记端恢复形变，豁口消失，采砂停止溢出，当本预埋桩检测到存在下陷情况时，可以将本预埋桩附近土壤挖开，根据彩砂的量判断具体的下陷情况，同时在预断沉杆断裂后，尖刺逐渐靠近内破光球直至将刺破，使其内部的荧光液溢出，可以对地质下陷处进行辅助标记，有助于工作人员对地质下陷的情况进行直观的判断，便于进行相应的应对措施，降低安全隐患。

(2)位于上方的外标记端为硬质材料制成，位于下方的外标记端为弹性材料制成，当地质发生下陷时，动断裂端在下陷的作用下，端部向下移动，此时动断裂端与外标记端分离，同时对下方的外标记端产生下压作用，下方的外标记端发生弹性形变，使得两个内嵌定位端的连接处形成豁口，其内部的彩砂溢出，当预断沉杆断裂后，失去下压的力，下方的外标记端恢复形变，使得豁口消失，地质下陷的速度越快程度越大，动断裂端断裂的越快，豁口存在的时间越短，使得彩砂溢出的量越少，当本预埋桩检测到存在下陷情况时，可以将本预埋桩附近土壤挖开，根据彩砂的量判断具体的下陷情况。

(3)预断环槽位于标记球内，且预断环槽的深度不大于预断沉杆厚度的1/3，过深，预断环槽很容易断裂，容易造成彩砂溢出的量较少，导致判断的下陷情况过于严重，过浅，对于地质下陷的监测效果不明显，容易低估地质下陷的程度。

(4)静断裂端端部固定连接有拉绳，拉绳贯穿至动断裂端内，且拉绳位于动断裂端内的端部固定连接有内破光球，动断裂端靠近静断裂端一端的口部内壁固定连接有多个均匀分布的尖刺，内破光球与尖刺相匹配，当动断裂端发生断裂后，动断裂端与静断裂端分离，此时动断裂端的口部逐渐靠近内破光球，当相互接触时，尖刺刺进内破光球内，能够释放内破光球内的荧光液，从而可以对地质下陷处进行辅助标记，有效帮助工作人员对地质下陷进行相应的应对措施，降低安全隐患。

(5)动断裂端外端开凿有限位孔，限位孔内部镶嵌有密封弧板，限位孔位于动断裂端内的口部固定连接有限位半环囊，限位半环囊内部填充有空气，内破光球位于限位半环囊左侧，通过限位半环囊的设置，可以限制内破光球的位置，有效阻止在未发生地质下陷时内破光球与尖刺之间的靠近，从而有效保证内破光球内荧光液不易提前泄露，从而提高本预埋桩对地质下陷的预警更加精准。

(6)密封弧板朝向外侧的表面开凿有多个助断槽，助断槽的深度为密封弧板厚度的1/2-2/3，通过助断槽可以有效降低密封弧板的强度，从而使得密封弧板在受到地质下陷的力时，能够快速断裂，使得限位半环囊内的空气释放，从而接触限位半环囊对内破光球的限制，当预断沉杆断裂后，内破光球能够靠近尖刺，从而实现荧光液的溢出，内破光球直径大于两个限位半环囊端部之间的距离，使限位半环囊能够限制内破光球的位置。

(7)内破光球包括拦截层、填充在拦截层内部的多孔海绵层以及包裹在拦截层外表面的外保护层，多孔海绵层内部吸附有荧光液。

(8)拦截层为弹性密封材料制成，外保护层多通透孔的硬质材料制成，外保护层可以用有效保护拦截层，使其在动断裂端内移动时，不易破裂，进而保护荧光液不易提前泄露，同时其多孔结构，便于尖刺贯穿外保护层从而将拦截层刺破，释放荧光液。

附图说明

图1为本发明的正面的结构示意图；

图2为本发明的埋入地下后水解层溶解后的结构示意图；

图3为本发明的标记球的结构示意图；

图4为图3中A处的结构示意图；

图5为本发明的动断裂端的部分的结构示意图；

图6为本发明的动断裂端上限位孔处截面的结构示意图；

图7为本发明的预断沉杆断裂后部分的结构示意图；

图8为本发明的内破光球截面的结构示意图；

图9为本发明在发生地质下陷时预断沉杆和标记球的变化示意图。

图中标号说明：

1杆体、2外凸端、3水解层、4标记球、41内嵌定位端、42外标记端、431静断裂端、432动断裂端、5拉绳、6内破光球、61拦截层、62外保护层、63多孔海绵层、7尖刺、8密封弧板、81助断槽、9限位半环囊。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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发明和简化描述，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发明的限制。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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-2，一种地质灾害预警用多球点预埋桩，包括杆体1，杆体1顶部固定连接有外凸端2，杆体1外表面固定镶嵌有多个均匀分布的标记球4，杆体1外表面包裹有水解层3，多个标记球4均位于水解层3内，水解层3用于保护标记球4，使得在进行预埋时，标记球4不易发生形变，预断沉杆不易发生断裂，预埋还后，在地下水的作用下，水解层3溶解，从而使得预断沉杆和标记球4能够发挥作用。

请参阅图3-4，标记球4包括固定镶嵌在杆体1内的内嵌定位端41、连接在内嵌定位端41外表面的两个外标记端42以及位于两个外标记端42之间的预断沉杆，预断沉杆与内嵌定位端41固定连接，位于上方的外标记端42与预断沉杆粘接，位于下方的外标记端42与预断沉杆相互接触，两个外标记端42与内嵌定位端41之间围成的空间内部填充有彩砂，预断沉杆包括与内嵌定位端41固定连接的静断裂端431以及连接在静断裂端431端部的动断裂端432，静断裂端431和动断裂端432连接处设有预断环槽，预断环槽位于标记球4内，且预断环槽的深度不大于预断沉杆厚度的1/3，过深，预断环槽很容易断裂，容易造成彩砂溢出的量较少，导致判断的下陷情况过于严重，过浅，对于地质下陷的监测效果不明显，容易低估地质下陷的程度。

位于上方的外标记端42为硬质材料制成，位于下方的外标记端42为弹性材料制成，请参阅图9，当地质发生下陷时，动断裂端432在下陷的作用下，端部向下移动，此时动断裂端432与外标记端42分离，同时对下方的外标记端42产生下压作用，下方的外标记端42发生弹性形变，使得两个内嵌定位端41的连接处形成豁口，其内部的彩砂溢出，当预断沉杆断裂后，失去下压的力，下方的外标记端42恢复形变，使得豁口消失，地质下陷的速度越快程度越大，动断裂端432断裂的越快，豁口存在的时间越短，使得彩砂溢出的量越少，当本预埋桩检测到存在下陷情况时，可以将本预埋桩附近土壤挖开，根据彩砂的量判断具体的下陷情况。

请参阅图5，动断裂端432内部固定连接有位移传感器，位移传感器与外界的地质监控中心信号连接，当预断沉杆断裂后，动断裂端432随着地质的下陷发生位置的移动，地质监控中心可以根据位移传感器获知该移动，进而判断发生地质下陷的情况；静断裂端431端部固定连接有拉绳5，拉绳5贯穿至动断裂端432内，且拉绳5位于动断裂端432内的端部固定连接有内破光球6，动断裂端432靠近静断裂端431一端的口部内壁固定连接有多个均匀分布的尖刺7，内破光球6与尖刺7相匹配，请参阅图7，当动断裂端432发生断裂后，动断裂端432与静断裂端431分离，此时动断裂端432的口部逐渐靠近内破光球6，当相互接触时，尖刺7刺进内破光球6内，能够释放内破光球6内的荧光液，从而可以对地质下陷处进行辅助标记，有效帮助工作人员对地质下陷进行相应的应对措施，降低安全隐患。

请参阅图8，动断裂端432外端开凿有限位孔，限位孔内部镶嵌有密封弧板8，限位孔位于动断裂端432内的口部固定连接有限位半环囊9，限位半环囊9内部填充有空气，内破光球6位于限位半环囊9左侧，通过限位半环囊9的设置，可以限制内破光球6的位置，有效阻止在未发生地质下陷时内破光球6与尖刺7之间的靠近，从而有效保证内破光球6内荧光液不易提前泄露，从而提高本预埋桩对地质下陷的预警更加精准，密封弧板8朝向外侧的表面开凿有多个助断槽81，助断槽81的深度为密封弧板8厚度的1/2-2/3，通过助断槽81可以有效降低密封弧板8的强度，从而使得密封弧板8在受到地质下陷的力时，能够快速断裂，使得限位半环囊9内的空气释放，从而接触限位半环囊9对内破光球6的限制，当预断沉杆断裂后，内破光球6能够靠近尖刺7，从而实现荧光液的溢出，内破光球6直径大于两个限位半环囊9端部之间的距离，使限位半环囊9能够限制内破光球6的位置。

请参阅图7，内破光球6包括拦截层61、填充在拦截层61内部的多孔海绵层63以及包裹在拦截层61外表面的外保护层62，多孔海绵层63内部吸附有荧光液，拦截层61为弹性密封材料制成，外保护层62多通透孔的硬质材料制成，外保护层62可以用有效保护拦截层61，使其在动断裂端432内移动时，不易破裂，进而保护荧光液不易提前泄露，同时其多孔结构，便于尖刺7贯穿外保护层62从而将拦截层61刺破，释放荧光液。

通过本预埋桩的设置，当地质发生下陷时，预断沉杆受到下压的力，并作用下下方的外标记端42上，使标记球4表面豁口，其内部的彩砂溢出，当预断沉杆断裂后，失去下压的力后外标记端42恢复形变，豁口消失，采砂停止溢出，当本预埋桩检测到存在下陷情况时，可以将本预埋桩附近土壤挖开，根据彩砂的量判断具体的下陷情况，同时在预断沉杆断裂后，尖刺7逐渐靠近内破光球6直至将刺破，使其内部的荧光液溢出，可以对地质下陷处进行辅助标记，有助于工作人员对地质下陷的情况进行直观的判断，便于进行相应的应对措施，降低安全隐患。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种地质灾害预警用多球点预埋桩，包括杆体（1），所述杆体（1）顶部固定连接有外凸端（2），其特征在于：所述杆体（1）外表面固定镶嵌有多个均匀分布的标记球（4），所述杆体（1）外表面包裹有水解层（3），多个所述标记球（4）均位于水解层（3）内，所述标记球（4）包括固定镶嵌在杆体（1）内的内嵌定位端（41）、连接在内嵌定位端（41）外表面的两个外标记端（42）以及位于两个外标记端（42）之间的预断沉杆，所述预断沉杆与内嵌定位端（41）固定连接，位于上方的所述外标记端（42）与预断沉杆粘接，位于下方的所述外标记端（42）与预断沉杆相互接触，两个所述外标记端（42）与内嵌定位端（41）之间围成的空间内部填充有彩砂，所述预断沉杆包括与内嵌定位端（41）固定连接的静断裂端（431）以及连接在静断裂端（431）端部的动断裂端（432），所述动断裂端（432）内部固定连接有位移传感器，所述静断裂端（431）和动断裂端（432）连接处设有预断环槽，位于上方的所述外标记端（42）为硬质材料制成，位于下方的所述外标记端（42）为弹性材料制成，所述预断环槽位于标记球（4）内，且预断环槽的深度不大于预断沉杆厚度的1/3，所述静断裂端（431）端部固定连接有拉绳（5），所述拉绳（5）贯穿至动断裂端（432）内，且拉绳（5）位于动断裂端（432）内的端部固定连接有内破光球（6），所述动断裂端（432）靠近静断裂端（431）一端的口部内壁固定连接有多个均匀分布的尖刺（7），所述内破光球（6）与尖刺（7）相匹配，所述动断裂端（432）外端开凿有限位孔，所述限位孔内部镶嵌有密封弧板（8），所述限位孔位于动断裂端（432）内的口部固定连接有限位半环囊（9），所述限位半环囊（9）内部填充有空气，所述内破光球（6）位于限位半环囊（9）左侧。

2.根据权利要求1所述的一种地质灾害预警用多球点预埋桩，其特征在于：所述密封弧板（8）朝向外侧的表面开凿有多个助断槽（81），所述助断槽（81）的深度为密封弧板（8）厚度的1/2-2/3，所述内破光球（6）直径大于两个限位半环囊（9）端部之间的距离。

3.根据权利要求1所述的一种地质灾害预警用多球点预埋桩，其特征在于：所述内破光球（6）包括拦截层（61）、填充在拦截层（61）内部的多孔海绵层（63）以及包裹在拦截层（61）外表面的外保护层（62），所述多孔海绵层（63）内部吸附有荧光液。

4.根据权利要求3所述的一种地质灾害预警用多球点预埋桩，其特征在于：所述拦截层（61）为弹性密封材料制成，所述外保护层（62）多通透孔的硬质材料制成。

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