CN118135764A - 一种通过地磁技术监测山体滑坡的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过地磁技术监测山体滑坡的方法，属于山体滑坡监测技术领域，包括监测设备，监测设备由监测终端与若干监测机构组成，监测终端内设有高精度磁力仪；该方法包括以下步骤：在山体斜坡中安装监测终端并在监测终端周围设置若干监测孔，将监测机构植入监测孔内并记录其初始状态，高精度测力仪对其测量范围内的地磁场进行测量并记录为参照磁场，监测终端根据高精度磁力仪测量得到的地磁数据以及监测机构各自的姿态，分别与参照磁场、监测机构的初始状态进行比较，判断山体斜坡中不同深度岩土的蠕动趋势；本发明可以提高对山体滑坡预警的准确性，实现更精准地应对山体滑坡，降低山体滑坡对周边民众的影响。

Description

一种通过地磁技术监测山体滑坡的方法

技术领域

本发明涉及山体滑坡监测技术领域，具体涉及一种通过地磁技术监测山体滑坡的方法。

背景技术

山体滑坡是指山体斜坡上某一部分岩土在重力、山体滑坡震动或其他外力的作用下，沿着一定的软弱结构面产生剪切位移而整体地向斜坡下方移动的作用和现象，目前常见监测山体滑坡的方法一般通过GNSS、裂缝观测、土壤含水量、山体位移观测手段，此类方法对观测选点要求比较苛刻、系统复杂、数据采集繁多、数据分析难、功耗高、建站费用高、监测范围窄，而当山体滑坡发生前或者发生的时候会伴随着地磁场的波动，目前也出现了部分根据地磁波动监测山体滑坡的设备与方法，提高了监测山体滑坡的便捷性，但是由于该方法并未广泛使用且每处山体的地磁场均不相同，难以根据其他山体产生滑坡时的地磁波动数据作为经验并应用于监测所有存在山体滑坡隐患的山体，另外，引起山体地磁波动的因素并非只有山体滑坡，因此容易产生误判。

现有监测山体滑坡的方法并没有解决上述问题，例如山体滑坡电子监测系统及监测方法（公开号：CN102749652B），公开了一种山体滑坡电子监测系统及监测方法，监测系统包括监测主机，分别有专有编号存于监测主机的多个地磁场传感装置埋设于各监测点、与监测主机无线连接，监测主机包括中心处理器和与之连接的供电模块、接收模块以及报警器和/或手机信息发送模块；地磁场传感装置包括单片机和与之连接的地磁场传感器和发射模块，主电池经供电器连接单片机；本方法为各地磁场传感装置单片机将地磁场传感器的信号与此点地磁场参数值比较，超出预警值即将装置编码预警信号和地磁场参数变化值无线发送到监测主机，监测主机判断其来自哪个监测点，启动报警器报警和/或启动手机信息发送模块。

上述山体滑坡监测方法采用监测系统监测一定范围内的地磁波动，根据山体滑坡发生前会产生地磁波动这一原理对山体滑坡进行预测，但是地磁波动只是山体滑坡的前兆之一，若只是根据地磁波动判断可能会发生山体滑坡则过于武断，若能结合更多因素可以提高预测山体滑坡的准确性。

发明内容

针对背景技术中存在的技术缺陷，本发明提出一种通过地磁技术监测山体滑坡的方法，解决了上述技术问题以及满足了实际需求，具体的技术方案如下所示：

一种通过地磁技术监测山体滑坡的方法，包括监测设备，所述监测设备由监测终端与若干监测机构组成，所述监测终端内设有高精度磁力仪；

所述监测机构包括位于顶端的顶杆、位于中间的若干根连接杆、位于底端的底杆，所述顶杆底端与连接杆底端设有同一转向球，所述转向球底部设有若干感应凸块；所述连接杆顶端与底杆顶端设有同一转向块，所述转向块顶部设有与转向球匹配的转向槽；所述感应凸块与转向块均采用磁性材料且感应凸块底端与转向槽内的磁极相反；所述监测机构由顶杆、连接杆、底杆通过相互匹配的转向球与转向槽相互连接形成连续的长杆，所述监测机构中相互匹配的转向球与转向槽组成转向部，所述转向部外套设有保护套；

该方法包括以下步骤：

S1，将所述监测终端安装在山体斜坡中，在所述高精度磁力仪测量覆盖范围内的山体斜坡中选取若干监测点，在监测点处钻取用于植入所述监测机构的监测孔；

S2，依次将所述底杆、若干连接杆、顶杆以底端朝下逐一安装、植入监测孔内，使所述监测机构植入监测孔内；所述监测机构安装过程中，所述转向球的感应凸块与转向块通过磁性吸附形成转向部，选取所述转向球中任一靠近顶端的感应凸块标记为参照凸块，根据参照凸块相对所述连接杆轴心或顶杆轴心的方位，从而确定所有所述感应凸块相对监测机构轴心的方位，并确定所述监测机构中的顶杆、连接杆、底杆的姿态并标记为初始状态；

S3，所有监测孔均植入所述监测机构后，用泥土封堵监测孔将所述监测机构固定，所述监测终端以及高精度磁力仪测量覆盖范围内的所有监测机构组成监测设备；

S4，所述监测设备安装完毕后，高精度测力仪对其测量范围内的地磁场进行测量，将该地磁场数据进行记录并标记为参照磁场；

S5，所述监测终端根据高精度磁力仪测量得到的地磁数据以及监测机构各自的姿态，分别与参照磁场、所述监测机构的初始状态进行比较，判断山体斜坡中不同深度岩土的蠕动趋势，推演是否具有可能发生山体滑坡的风险。

作为本发明进一步的技术方案，所述监测终端内设有终端处理器，所述顶杆内设有供电电源，所述顶杆与连接杆内设有同一数据处理器，所述顶杆与连接杆内设有采用导线与感应凸块连接的传感器，所述传感器与数据处理器采用导线连接。

作为本发明进一步的技术方案，所述顶杆顶部与连接杆底部均设有两根第一接驳线，所述第一接驳线端部设有第一接驳头；所述连接杆顶部设有两根第二接驳线，所述第二接驳线端部设有与第一接驳头匹配的第二接驳头。

作为本发明进一步的技术方案，所述感应凸块与转向块均选自钐钴磁铁、铝镍钴磁铁、铁铬钴磁铁其中一种。

作为本发明进一步的技术方案，所述顶杆、连接杆与各自底端的转向球之间设有第一固定块，所述第一固定块底部与保护套顶部固定连接；所述连接杆、底杆与各自顶端的转向块之间设有第二固定块，所述第二固定块顶部与保护套底部固定连接。

作为本发明进一步的技术方案，所述保护套外套设有拉簧，所述拉簧的顶部、底部分别与第一固定块的底部、第二固定块的顶部固定连接。

作为本发明进一步的技术方案，所述顶杆外表面、连接杆外表面、底杆外表面均设有若干挡板。

作为本发明进一步的技术方案，所述高精度磁力仪的测量覆盖范围半径为50-500m，相邻两个所述监测孔之间的距离为20-50m。

作为本发明进一步的技术方案，步骤S1中，在所述监测终端安装的位置钻取第一个监测孔并标记为参照孔，其余所述监测孔以参照孔为中心均匀分布。

本发明具有的有益效果在于：

本发明通过在需要监测的山体中植入若干监测机构，监测机构可根据山体中岩土的蠕动、位移过程中产生的应力作用下改变其姿态，同时高精度磁力仪可测量山体中地磁场的变化，根据若干监测机构各自的姿态以及地磁场的变化模拟山体中岩土蠕动的过程，收集山体中地磁波动以及岩土蠕动两个维度的信息，根据收集的信息综合推演山体滑坡发生的概率以及山体滑坡的规模、轨迹等，提高对山体滑坡预警的准确性，实现更精准地应对山体滑坡，降低山体滑坡对周边民众的影响。

附图说明

图1是一种通过地磁技术监测山体滑坡的方法的监测机构的结构示意图。

图2是一种通过地磁技术监测山体滑坡的方法的监测机构的拆解示意图。

图3是一种通过地磁技术监测山体滑坡的方法的转向部的结构示意图。

其中：监测机构1、顶杆11、连接杆12、底杆13、转向球14、感应凸块141、转向块15、转向槽151、转向部16、保护套161、第一固定块162、第二固定块163、拉簧164、第一接驳线17、第一接驳头171、第二接驳线18、第二接驳头181、挡板19。

具体实施方式

下面结合附图与相关实施例对本发明的实施方式进行说明，本发明的实施方式不局限于如下的实施例中，并且本发明涉及本技术领域的相关必要部件，应当视为本技术领域内的公知技术，是本技术领域所属的技术人员所能知道并掌握的。

如图1-3所示，一种通过地磁技术监测山体滑坡的方法，包括监测设备，监测设备由监测终端与若干监测机构1组成，监测终端内设有高精度磁力仪；监测机构1包括位于顶端的顶杆11、位于中间的若干根连接杆12、位于底端的底杆13，顶杆11底端与连接杆12底端设有同一转向球14，转向球14底部设有若干感应凸块141；连接杆12顶端与底杆13顶端设有同一转向块15；感应凸块141与转向块15均采用磁性材料且感应凸块141底端与转向槽151内的磁极相反；监测机构1由顶杆11、连接杆12、底杆13通过相互匹配的转向球14与转向槽151相互连接形成连续的长杆，监测机构1中相互匹配的转向球14与转向槽151组成转向部16，转向部16外套设有保护套161。

本发明的监测设备中，监测终端与监测机构1可采用可传输电能、数据的电力线缆连接，通过电力线缆将监测机构1收集到的数据传输至监测终端的终端处理器进行分析；也可在监测终端与监测机构1中分别设置信号接收器与信号发射器，通过信号发射器将监测机构1收集到的数据发送至信号接收器并通过监测终端的终端处理器进行分析；由于监测设备用于监测野外山体的情况，存在较多不可抗力因素，因此可以同时采用上述两种方式，电力线路作为常规的数据与电能传输途径，当出现不可抗力因素使电力线缆出现断裂等情况导致无法继续传输电能与数据的时候，供电电源作为备用电源为信号发射器提供电能，让监测机构1收集的数据可以传输至信号接收器并通过监测终端的终端处理器进行分析，从而提高监测设备的可靠性与监测稳定性。

作为本发明的优选实施例之一，监测终端内设有终端处理器，顶杆11内设有供电电源，顶杆11与连接杆12内设有同一数据处理器，顶杆11与连接杆12内设有采用导线与感应凸块141连接的传感器，传感器与数据处理器采用导线连接。

监测终端内的终端处理器用于处理高精度磁力仪测量的地磁数据以及监测机构1收集的数据，顶杆11内的供电电源优选采用锂电池，供电电源可以为监测机构1内的所有数据处理器、传感器等组件提供电能，传感器优选采用电感式传感器；转向部16中，转向槽151将转向球14的部分感应凸块141包裹在内，只有一部分感应凸块141在转向槽151内并与转向槽151内壁抵接，顶杆11或连接杆12通过摆动使转向球14沿转向槽151内壁转动，实现转向部16的转动，从而改变转向球14中与转向槽151接触的感应凸块141，当感应凸块141与转向槽151接触时，与感应凸块141连接的传感器会感应到较大的电感量变化，并输出信号至数据处理器中，数据处理器会根据有输出信号的传感器判断哪些感应凸块141与转向槽151接触，并根据这些感应凸块141相对参照凸块的位置以及参照凸块相对监测机构1轴线的方位，从而判断顶杆11与连接杆12或者连接杆12与底杆13之间的相对方位，以及监测机构1的整体姿态。

如图2、3所示，作为本发明的优选实施例之一，顶杆11底部与连接杆12底部均设有两根第一接驳线17，第一接驳线17端部设有第一接驳头171；连接杆12顶部设有两根第二接驳线18，第二接驳线18端部设有与第一接驳头171匹配的第二接驳头181。

本发明的第一接驳线17与第二接驳线18采用传输电能的电缆，第一接驳头171与第二接驳头181分别采用相互匹配的快速接线端子，通过第一接驳头171与第二接驳头181将第一接驳线17与第二接驳线18接驳连通，顶杆11中，供电电源两端分别与两根第一接驳线17连通，连接监测终端的电力线缆或者供电电源可通过第一接驳线17与第二接驳线18依次将电能传输至若干连接杆12内，为连接杆12内的数据处理器、传感器、信号发射器等组件提供电能，从而为整个监测机构1内需要电能运行的组件提供电能。

进一步地，第一接驳线17位于顶杆11、连接杆12内部一端均可设置一自动收线器，第二接驳线18位于连接杆12内部一端也可设置一个自动收线器，在组装监测机构1前可以避免较多电缆裸露在外，为物料运输带来不便，同时，第一接驳线17与第二接驳线18接驳连通后，电缆可随转向部16转动而实现拉伸，避免影响转向部16的正常转动。

作为本发明的优选实施例之一，感应凸块141与转向块15均选自钐钴磁铁、铝镍钴磁铁、铁铬钴磁铁其中一种。

本发明的感应凸块141与转向块15优选采用钐钴磁铁，感应凸块141底端与转向槽151内的磁极相反，通过感应凸块141与转向块15的磁性作用使转向球14与转向块15相互吸附形成转向部16，转向部16作为监测机构1中的转动关节，使监测机构1中顶杆11、连接杆12、底杆13可以实现摆动，并且钐钴磁铁可导电，感应凸块141可作为传感器的探头，当感应凸块141与转向槽151内壁接触时，传感器会感应到较大的电感量变化，并输出信号至数据处理器中，数据处理器会根据有输出信号的传感器判断哪些感应凸块141与转向槽151接触。

进一步地，监测机构1中感应凸块141与转向块15使转向部16具有磁性，转向部16转动过程中感应凸块141与转向块15的相对位置产生改变，会导致转向部16周围的磁场产生波动，此时高精度磁力仪也可以监测到该磁力波动，因此监测机构1中的转向部16可以作为高精度磁力仪监测地磁波动的参照点，从而更直观地监测到磁场变化，并且高精度磁力仪可以根据转向部16周围的磁场测量得到监测机构1所在的位置，并根据监测机构1的整体姿态与其初始状态对比，从而模拟岩土蠕动的趋势。

如图2、3所示，作为本发明的优选实施例之一，顶杆11、连接杆12与各自底端的转向球14之间设有第一固定块162，第一固定块162底部与保护套161顶部固定连接；连接杆12、底杆13与各自顶端的转向块15之间设有第二固定块163，第二固定块163顶部与保护套161底部固定连接。

本发明的保护套161优选采用波纹管，保护套161两端通过固定螺栓与第一固定块162、第二固定块163固定，从而使保护套161内部形成密闭空间并将转向部16包裹在内，避免岩土中的水分渗入保护套161内部影响转向部内感应凸块141与转向块15正常接触，同时保护套161可随转向部16转动而拉伸，转向部16转动过程中，保护套161可以一直保持对转向部16的保护。

如图1、2所示，作为本发明的优选实施例之一，保护套161外套设有拉簧164，拉簧164的顶部、底部分别与第一固定块162的底部、第二固定块163的顶部固定连接。

本发明的拉簧164两端通过固定螺栓与第一固定块162、第二固定块163固定，拉簧164可以通过其拉力保持转向部16稳定，保持转向部16中的感应凸块141与转向槽151内壁接触，并且拉簧164可以随转向部16转动进行拉伸、摆动，监测机构1可以正常通过转向部16的转动改变姿态。

如图1-3所示，作为本发明的优选实施例之一，顶杆11外表面、连接杆12外表面、底杆13外表面均设有若干挡板19。

本发明顶杆11外表面、连接杆12外表面、底杆13外表面的挡板19可以提高监测机构1与山体中岩土的接触面积，山体中的岩土发生蠕变、滑坡等现象时，岩土可以通过挡板19更好地推动顶杆11或连接杆12或底杆13摆动，从而改变监测机构1的姿态。

本发明通过地磁技术监测山体滑坡的方法包括以下步骤：

S1，将监测终端安装在山体斜坡中，在高精度磁力仪测量覆盖范围内的山体斜坡中选取若干监测点，在监测点处钻取用于植入监测机构1的监测孔；在监测终端安装的位置钻取第一个监测孔并标记为参照孔，其余监测孔以参照孔为中心均匀分布；

S2，依次将底杆13、若干连接杆12、顶杆11以底端朝下逐一安装、植入监测孔内，使监测机构1植入监测孔内；监测机构1安装过程中，转向球14的感应凸块141与转向块15通过磁性吸附形成转向部16，选取转向球14中任一靠近顶端的感应凸块141标记为参照凸块，根据参照凸块相对连接杆12轴心或顶杆11轴心的方位，从而确定所有感应凸块141相对监测机构1轴心的方位，并确定监测机构1中的顶杆11、连接杆12、底杆13的姿态并标记为初始状态；

S3，所有监测孔均植入监测机构1后，用泥土封堵监测孔将监测机构1固定，监测终端以及高精度磁力仪测量覆盖范围内的所有监测机构1组成监测设备；

S4，监测设备安装完毕后，高精度测力仪对其测量范围内的地磁场进行测量，将该地磁场数据进行记录并标记为参照磁场；

S5，监测终端根据高精度磁力仪测量得到的地磁数据以及监测机构1各自的姿态，分别与参照磁场、监测机构1的初始状态进行比较，判断山体斜坡中不同深度岩土的蠕动趋势，推演是否具有可能发生山体滑坡的风险。

本发明通过在需要监测的山体中植入若干监测机构1，监测机构1可根据山体中泥土的蠕动、位移过程中产生的应力作用下改变其姿态，同时高精度磁力仪可测量山体中地磁场的变化，根据若干监测机构1各自的姿态以及地磁场的变化模拟山体中泥土蠕动的过程，收集山体中地磁波动以及泥土蠕动两个维度的信息，根据收集的信息综合推演山体滑坡发生的概率以及山体滑坡的规模、轨迹等，提高对山体滑坡预警的准确性，实现更精准地应对山体滑坡，降低山体滑坡对周边民众的影响。

作为本发明的优选实施例之一，高精度磁力仪的测量覆盖范围半径为50-500m，相邻两个监测孔之间的距离为20-50m。

高精度磁力仪的测量覆盖范围以及相邻两个监测孔之间的距离需要根据所需监测山体的宽度进行选择，优选采用较低测量覆盖范围的高精度磁力仪，在同一山体采用多组监测设备协同监测，可以降低单体高精度磁力仪的监测量，提高监测精度以及数据处理效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种通过地磁技术监测山体滑坡的方法，其特征在于，包括监测设备，所述监测设备由监测终端与若干监测机构（1）组成，所述监测终端内设有高精度磁力仪；

所述监测机构（1）包括位于顶端的顶杆（11）、位于中间的若干根连接杆（12）、位于底端的底杆（13），所述顶杆（11）底端与连接杆（12）底端设有同一转向球（14），所述转向球（14）底部设有若干感应凸块（141）；所述连接杆（12）顶端与底杆（13）顶端设有同一转向块（15），所述转向块（15）顶部设有与转向球（14）匹配的转向槽（151）；所述感应凸块（141）与转向块（15）均采用磁性材料且感应凸块（141）底端与转向槽（151）内的磁极相反；所述监测机构（1）由顶杆（11）、连接杆（12）、底杆（13）通过相互匹配的转向球（14）与转向槽（151）相互连接形成连续的长杆，所述监测机构（1）中相互匹配的转向球（14）与转向槽（151）组成转向部（16），所述转向部（16）外套设有保护套（161）；

该方法包括以下步骤：

S1，将所述监测终端安装在山体斜坡中，在所述高精度磁力仪测量覆盖范围内的山体斜坡中选取若干监测点，在监测点处钻取用于植入所述监测机构（1）的监测孔；

S2，依次将所述底杆（13）、若干连接杆（12）、顶杆（11）以底端朝下逐一安装、植入监测孔内，使所述监测机构（1）植入监测孔内；所述监测机构（1）安装过程中，所述转向球（14）的感应凸块（141）与转向块（15）通过磁性吸附形成转向部（16），选取所述转向球（14）中任一靠近顶端的感应凸块（141）标记为参照凸块，根据参照凸块相对所述连接杆（12）轴心或顶杆（11）轴心的方位，从而确定所有所述感应凸块（141）相对监测机构（1）轴心的方位，并确定所述监测机构（1）中的顶杆（11）、连接杆（12）、底杆（13）的姿态并标记为初始状态；

S3，所有监测孔均植入所述监测机构（1）后，用泥土封堵监测孔将所述监测机构（1）固定，所述监测终端以及高精度磁力仪测量覆盖范围内的所有监测机构（1）组成监测设备；

S4，所述监测设备安装完毕后，高精度测力仪对其测量范围内的地磁场进行测量，将该地磁场数据进行记录并标记为参照磁场；

S5，所述监测终端根据高精度磁力仪测量得到的地磁数据以及监测机构（1）各自的姿态，分别与参照磁场、所述监测机构（1）的初始状态进行比较，判断山体斜坡中不同深度岩土的蠕动趋势，推演是否具有可能发生山体滑坡的风险。

2.根据权利要求1所述的通过地磁技术监测山体滑坡的方法，其特征在于，所述监测终端内设有终端处理器，所述顶杆（11）内设有供电电源，所述顶杆（11）与连接杆（12）内设有同一数据处理器，所述顶杆（11）与连接杆（12）内设有采用导线与感应凸块（141）连接的传感器，所述传感器与数据处理器采用导线连接。

3.根据权利要求1所述的通过地磁技术监测山体滑坡的方法，其特征在于，所述顶杆（11）顶部与连接杆（12）底部均设有两根第一接驳线（17），所述第一接驳线（17）端部设有第一接驳头（171）；所述连接杆（12）顶部设有两根第二接驳线（18），所述第二接驳线（18）端部设有与第一接驳头（171）匹配的第二接驳头（181）。

4.根据权利要求1所述的通过地磁技术监测山体滑坡的方法，其特征在于，所述感应凸块（141）与转向块（15）均选自钐钴磁铁、铝镍钴磁铁、铁铬钴磁铁其中一种。

5.根据权利要求1所述的通过地磁技术监测山体滑坡的方法，其特征在于，所述顶杆（11）、连接杆（12）与各自底端的转向球（14）之间设有第一固定块（162），所述第一固定块（162）底部与保护套（161）顶部固定连接；所述连接杆（12）、底杆（13）与各自顶端的转向块（15）之间设有第二固定块（163），所述第二固定块（163）顶部与保护套（161）底部固定连接。

6.根据权利要求5所述的通过地磁技术监测山体滑坡的方法，其特征在于，所述保护套（161）外套设有拉簧（164），所述拉簧（164）的顶部、底部分别与第一固定块（162）的底部、第二固定块（163）的顶部固定连接。

7.根据权利要求1所述的通过地磁技术监测山体滑坡的方法，其特征在于，所述顶杆（11）外表面、连接杆（12）外表面、底杆（13）外表面均设有若干挡板（19）。

8.根据权利要求1所述的通过地磁技术监测山体滑坡的方法，其特征在于，所述高精度磁力仪的测量覆盖范围半径为50-500m，相邻两个所述监测孔之间的距离为20-50m。

9.根据权利要求1所述的通过地磁技术监测山体滑坡的方法，其特征在于，步骤S1中，在所述监测终端安装的位置钻取第一个监测孔并标记为参照孔，其余所述监测孔以参照孔为中心均匀分布。