CN207799866U

CN207799866U - 一种基于高寒山区的走滑断层路堑高边坡安全监测系统

Info

Publication number: CN207799866U
Application number: CN201820206390.1U
Authority: CN
Inventors: 林达明; 张高强; 马吉磊; 包卫星; 蔡明娟
Original assignee: Research Institute of Highway Ministry of Transport
Current assignee: Research Institute of Highway Ministry of Transport
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2018-08-31
Anticipated expiration: 2028-02-06

Abstract

本实用新型提供一种基于高寒山区的走滑断层路堑高边坡安全监测系统，所述卫星天线、所述地下位移检测传感器、所述地表位移检测传感器、所述裂缝检测传感器和所述雨量检测传感器均通过线缆连接到布置于监测墩体腔体中的监测点MCU；在左边坡半山腰位置安装控制中心系统；在左边坡山体右后方半山腰位置安装第1太阳能供电系统。优点为：(1)布线和施工简单方便；(2)在左右边坡各设置太阳能供电系统，采用太阳能和蓄电池联合供电方案，从而保证整个监测系统的长期稳定可靠的工作，实现边坡有效监测预警。(3)由于监测系统安装于严寒地区，为保证各设备有效工作，重要设备采取了采暖措施。

Description

一种基于高寒山区的走滑断层路堑高边坡安全监测系统

技术领域

本实用新型属于道路工程施工安全监测技术领域，具体涉及一种基于高寒山区的走滑断层路堑高边坡安全监测系统。

背景技术

随着我国经济的快速发展，路网建设进入了高速发展期，特别是高速公路开始逐步进入山区，已成为当前路网建设的重要内容，公路里程不断拓展同时，工程建设复杂性也在不断增大，施工与营运安全面临严峻的形势。高边坡是公路工程高风险环节，生产安全事故多发，对高边坡开展安全监测具有重大意义。

走滑断层在地壳中发育最广,规模最大,是与地震孕育和发生关系最密切的一种活动断裂，因而也是学者们最为关注的断裂。走向滑动断层即规模巨大的平移断层，又称横移断层、走滑断层，亦称为扭转断层，平移断层作用的应力是来自两旁的剪切力作用，其两盘顺断层面走向相对移动。

目前对于常规的高边坡监测手段、设备和方法都相对成熟，而对于高寒山区，主要存在以下两点问题：(1)地质条件恶劣，传统的安装方式具有施工困难的问题；(2)由于天气严寒，供电技术也是经常面临的一个瓶颈，很多地质灾害的发生就是因为供电技术的限制而无法实现实时监测预警。

实用新型内容

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种基于高寒山区的走滑断层路堑高边坡安全监测系统，可有效解决上述问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种基于高寒山区的走滑断层路堑高边坡安全监测系统，在左边坡上呈十字网型布置若干条横向测线和若干条纵向测线；在所述横向测线和所述纵向测线上布置若干个测点；每个测点布置第1监测站；所述第1监测站包括：监测墩体，所述监测墩体为混凝土空腔结构，在所述监测墩体的腔体中布置地下位移检测传感器、地表位移检测传感器、裂缝检测传感器和雨量检测传感器；在所述监测墩体的顶部设置水平的基座，在所述基座的上面安装卫星天线和避雷装置；所述卫星天线、所述地下位移检测传感器、所述地表位移检测传感器、所述裂缝检测传感器和所述雨量检测传感器均通过线缆连接到布置于监测墩体腔体中的监测点MCU；

在左边坡半山腰位置安装控制中心系统，所述控制中心系统包括混凝土结构的设备存放房，所述设备存放房的内部安装服务器，所述服务器连接避雷系统、北斗GNSS接收机和供电防护系统；其中，所述设备存放房的墙体设置保温层；安全铁门加装棉门帘；所述设备存放房的房屋四周安装铁网围栏；所述设备存放房预留若干个过线孔；

在左边坡山体右后方半山腰位置安装第1太阳能供电系统，所述第1太阳能供电系统包括：通过锚杆固定的太阳能板支架，太阳能板支架的表面铺设太阳能电池板，太阳能电池板距离地面30公分以上；在太阳能板支架的下方，将铁柜埋入地下一米位置，并在铁柜的外面加装保温层；所述铁柜的内部放置太阳能控制器、逆变器、蓄电池、蓄电池充电电路、蓄电池电量检测电路和切换电路；所述太阳能电池板的输出端连接到所述逆变器的输入端；所述逆变器的第1输出端连接到所述切换电路的第1输入端；所述蓄电池的输出端连接到所述切换电路的第2输入端；所述切换电路的输出端通过加装PVC套管的线缆与控制中心系统的服务器连接；所述逆变器的第2输出端通过所述蓄电池充电电路与所述蓄电池连接；所述太阳能控制器的输入端与所述蓄电池电量检测电路连接；所述太阳能控制器的输出端分别与所述蓄电池充电电路和所述切换电路连接；

在右边坡呈网状布置若干个测点，每个测点布置第2监测站；所述第2监测站和所述第1监测站相同；在右边坡半山腰位置安装右机箱，右机箱连接北斗接收机和避雷设备；右机箱与各个第2监测站通过线缆连接；右机箱还通过2.4GWIFI通信设备与布置于左边坡的服务器连接。

优选的，在右边坡半山腰位置安装第2太阳能供电系统；所述第2太阳能供电系统和所述第1太阳能供电系统相同。

本实用新型提供的一种基于高寒山区的走滑断层路堑高边坡安全监测系统具有以下优点：

(1)布线和施工简单方便；(2)在左右边坡各设置太阳能供电系统，采用太阳能和蓄电池联合供电方案，从而保证整个监测系统的长期稳定可靠的工作，实现边坡有效监测预警。(3)由于监测系统安装于严寒地区，为保证各设备有效工作，重要设备采取了采暖措施。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种基于高寒山区的走滑断层路堑高边坡安全监测系统的左边坡布置结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种基于高寒山区的走滑断层路堑高边坡安全监测系统的左右边坡布置整体简图；

其中：1-第1监测站；2-监测墩体；3-地下位移检测传感器；4-地表位移检测传感器；5-裂缝检测传感器；6-雨量检测传感器；7-基座；8-卫星天线；9-设备存放房；10-避雷系统；11-第1太阳能供电系统。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种基于高寒山区的走滑断层路堑高边坡安全监测系统，具有以下设计特点：(1)将高边坡区分为左边坡和右边坡，在左边坡布置服务器、太阳能供电系统和若干个第1监测站，由于服务器和左边坡布置的第1监测站距离较近，因此，施工方便；在右边坡布置右机箱和若干个第2监测站，由于第2监测站和右机箱距离较近，因此，施工方便；最后，右机箱通过无线信号和服务器连接，由于采用无线方式，简化了布线，并通过服务器将整个高边坡的检测信号统一上传，由于不需要在右边坡再设置独立的服务器，因此，降低了整个监测系统的成本；(2)此外，为解决供电技术的问题，本申请在左右边坡各设置太阳能供电系统，采用太阳能和蓄电池联合供电方案，从而保证整个监测系统的长期稳定可靠的工作，实现边坡有效监测预警。(3)由于监测系统安装于严寒地区，为保证各设备有效工作，重要设备采取了采暖措施。

具体的，对于高寒山区，例如，阿尔泰山脉的东段南坡及准噶尔盆地北缘地区，自北向南相继降低，海拔1400-2000m，总体走向300-330°方向，切割深，属于基岩裸露侵蚀强烈的中、低山区。阿勒泰冬季寒冷漫长，年极端最低温度-51.5℃，冬长157天，最大冻深为2米。通过查阅资料和文献获知，1931年在富蕴发生了一次Mw7.9地震,造成了长达176km的地震地表破裂带,这是富蕴活动断裂带最新活动的结果。富蕴活动断裂带及地震地表破裂带主体的基本特征是:北段为长约55km的正断层,中段为长约78km的走滑断层、逆掩断层,南段为长约33km的逆走滑断层。各段断层的运动性质发生明显的变化。富蕴断裂带带位于中国西北部新疆蒙古边界的阿尔泰山西南麓,整体走向345°,倾向东,倾角70°～80°,长近200km,是典型的右旋走滑断裂。沿该断裂水系、冲沟的位错表现尤为明显,晚更新世以来的右旋滑动速率为0.76±0.24mm/a。

因此，本申请设计了针对高寒山区的走滑断层路堑高边坡安全监测系统，参考图1和图2，基于高寒山区的走滑断层路堑高边坡安全监测系统为：在左边坡上呈十字网型布置若干条横向测线和若干条纵向测线；在横向测线和纵向测线上布置若干个测点；每个测点布置第1监测站；第1监测站布设在稳定的岩土体上。这种测点布置网型适用于范围不大、平面狭窄、主要崩滑方向明显的滑坡体。第1监测站包括：监测墩体，监测墩体为混凝土空腔结构，在监测墩体的腔体中布置地下位移检测传感器、地表位移检测传感器、裂缝检测传感器和雨量检测传感器，通过这四个传感器，由表及里对路堑进行监测；在监测墩体的顶部设置水平的基座，在基座的上面安装卫星天线和避雷装置；卫星天线、地下位移检测传感器、地表位移检测传感器、裂缝检测传感器和雨量检测传感器均通过线缆连接到布置于监测墩体腔体中的监测点MCU；其中，监测墩体设计要求：1)监测墩体尽量满足要求。2)钢筋笼坚固稳定。3)水泥沙石配比必须达标。4)强制对中盘要求水平放置，水平尺校准。

在左边坡半山腰位置安装控制中心系统，控制中心系统包括混凝土结构的设备存放房，设备存放房的内部安装服务器，服务器连接避雷系统、北斗GNSS接收机和供电防护系统；其中，设备存放房的墙体设置保温层；安全铁门加装棉门帘；设备存放房的房屋四周安装铁网围栏；设备存放房预留若干个过线孔；为保证设备存放房内温度始终达到最低温以上，也可以在设备存放房的内部安装加热装置，例如，加热电炉，在设备存放房内还设置温度检测传感器和温度控制器；温度控制器的输入端和温度检测传感器连接，温度控制器的输出端和加热电炉连接，由此实现设备存放房温度的自动控制。

设备存放房建在左边坡半山腰处，方案设计要求：1)房屋要求地面平整结实。2)墙体需加装保温层，内外墙水泥抹平。3)安全铁门厚实坚固，加装棉门帘。4)房屋四周安装铁网围栏，警示标识.5)预留进线孔。

为保证左边坡整个系统正常供电。选取该点日照条件及整体施工难度比较适宜位置架设太阳能供电系统。因此，在左边坡山体右后方半山腰位置安装第1太阳能供电系统；一般情况下，太阳能供电系统最理想位置是架设在山顶，由于冬天的大风及大雪等多方面考虑，将系统架设在左边坡山体右后方半山腰处最佳。

第1太阳能供电系统包括：通过锚杆固定的太阳能板支架，太阳能板支架的表面铺设太阳能电池板，太阳能电池板距离地面30公分以上；在太阳能板支架的下方，将铁柜埋入地下一米位置，并在铁柜的外面加装保温层；铁柜的内部放置太阳能控制器、逆变器、蓄电池、蓄电池充电电路、蓄电池电量检测电路和切换电路；太阳能电池板的输出端连接到逆变器的输入端；逆变器的第1输出端连接到切换电路的第1输入端；蓄电池的输出端连接到切换电路的第2输入端；切换电路的输出端通过加装PVC套管的线缆与控制中心系统的服务器连接；逆变器的第2输出端通过蓄电池充电电路与蓄电池连接；太阳能控制器的输入端与蓄电池电量检测电路连接；太阳能控制器的输出端分别与蓄电池充电电路和切换电路连接；采用太阳能供电系统，造价低，使用方便，太阳能板的置放位置需考虑地形、日照、防盗防破坏等因素。

在右边坡呈网状布置若干个测点，每个测点布置第2监测站；第2监测站和第1监测站相同；在右边坡半山腰位置安装右机箱，右机箱连接北斗接收机和避雷设备；右机箱与各个第2监测站通过线缆连接；右机箱还通过2.4GWIFI通信设备与布置于左边坡的服务器连接。在右边坡半山腰位置安装第2太阳能供电系统；第2太阳能供电系统和第1太阳能供电系统相同。其中，设置要求：1)满足条件下尽量打磨平测试点岩面。2)填充水泥要求强制对中基座与岩体尽量成为一个整体。3)太阳能板、机箱固定牢靠。以上所有设施都需加装避雷设施及防护网警告标识。

具体的，右边坡巨型岩石后面安装右机箱，右边坡巨石后方稳定位置紧邻右机箱安装第2太阳能供电系统。

本实用新型中，左边坡集中供电设计，该设计把左边坡各监测点所有供电设备全部集中于设备存放房，节省了整个系统的电能损耗、设备开支(各监测点的机箱、配件、光纤铺设等项费用)。同时设备集中一处方便冬季保温防风及安全管理的施工可行性。右边坡右机箱统一存放及统一供电。受限于左右边坡间距离与施工难度及控制成本等因素，本申请左右边坡间的数据传输不采用一般光纤传输，右边坡接收机实时通过2.4G WIFI技术传输给左边坡控制中心服务器。

高寒山区地质条件复杂，高寒深切环境加大了监测与施工的难度，针对这一特殊情况，本申请对监测系统做了相应的优化设计，对供电设施、设备存放、数据传输等方面进行了改进，节省了整个系统的电能损耗、设备开支，减小了施工难度，提高了监测精度与稳定性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种基于高寒山区的走滑断层路堑高边坡安全监测系统，其特征在于，在左边坡上呈十字网型布置若干条横向测线和若干条纵向测线；在所述横向测线和所述纵向测线上布置若干个测点；每个测点布置第1监测站；所述第1监测站包括：监测墩体，所述监测墩体为混凝土空腔结构，在所述监测墩体的腔体中布置地下位移检测传感器、地表位移检测传感器、裂缝检测传感器和雨量检测传感器；在所述监测墩体的顶部设置水平的基座，在所述基座的上面安装卫星天线和避雷装置；所述卫星天线、所述地下位移检测传感器、所述地表位移检测传感器、所述裂缝检测传感器和所述雨量检测传感器均通过线缆连接到布置于监测墩体腔体中的监测点MCU；

2.根据权利要求1所述的基于高寒山区的走滑断层路堑高边坡安全监测系统，其特征在于，在右边坡半山腰位置安装第2太阳能供电系统；所述第2太阳能供电系统和所述第1太阳能供电系统相同。