CN211523241U - 一种适用于边坡稳定性控制的区域化综合监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种适用于边坡稳定性控制的区域化综合监测装置，包括倾斜测量系统、太阳能电池板、光栅光纤和信息综合采集模块，太阳能电池板通过导线分别与倾斜测量系统、光栅光纤和信息综合采集模块相连，信息综合采集模块通过数据线分别与倾斜测量系统和光栅光纤相连，光栅光纤上串联设有光栅监测点，倾斜测量系统包括倾角传感器、活动板、升降装置和微调齿轮，倾角传感器设于活动板上，活动板远离边坡的一侧的下端面与升降装置相连，微调齿轮设于升降装置上。本实用新型提供了一种用于边坡稳定性监测的自动化综合系统，可用于边坡倾斜及区域化应力、应变及温度监测。
Description
技术领域
本实用新型涉及边坡稳定性监测装置技术领域，具体涉及一种适用于边坡稳定性控制的区域化综合监测装置。
背景技术
岩土工程建设过程中，边坡稳定性控制是必须考虑的重点问题之一，其中，边坡稳定性的有效监测是边坡稳定性控制的基础。当前边坡稳定性监测方式有很多，自动化监测方面，多利用沉降计、位移计对边坡进行监测，但是未实现边坡倾斜的有效监测。
边坡失稳多表现为沿剪切面的弧形滑动，滑坡前期，位移变形较小，滑坡发生时位移量呈跳跃式骤然增加。但是，已有成果多采用沉降计、多点位移计、水位计等常规监测手段对边坡进行监测，这种以位移监测为主要目标的监测方式具有一定的局限性。另一方面，已有技术监测目标较为单一，无法实现边坡稳定性目标的综合监测分析。而且，已有技术监测体系与能源系统、数据采集传输系统各自独立，不同系统之间的连接复杂且维护工作繁琐，不便于现场实际安装与应用。
实用新型内容
本实用新型针对以上问题的提出，而研究设计一种适用于边坡稳定性控制的区域化综合监测装置，来解决传统边坡监测装置监测方式局限、监测目标单一、装置连接复杂且维护工作繁琐的缺点。本实用新型采用的技术手段如下：
一种适用于边坡稳定性控制的区域化综合监测装置，包括倾斜测量系统、太阳能电池板、光栅光纤和信息综合采集模块，所述太阳能电池板通过导线分别与所述倾斜测量系统、光栅光纤和信息综合采集模块相连，所述信息综合采集模块通过数据线分别与所述倾斜测量系统和光栅光纤相连，所述光栅光纤上设有光栅监测点，所述倾斜测量系统包括倾角传感器、活动板、升降装置和微调齿轮，所述倾角传感器设于所述活动板上，所述活动板远离边坡的一侧的下端面与所述升降装置相连，所述微调齿轮与所述升降装置配合固定。
优选地，所述倾斜测量系统、太阳能电池板、光栅光纤和信息综合采集模块下设有承载钢板，所述承载钢板上设有用于安装所述太阳能电池板的方形孔。
优选地，所述方形孔四周设有至少一个电池板固定扣，所述电池板固定扣包括Z型钢板和L型钢板。
优选地，所述方形孔四周设有四个电池板固定扣，所述Z型钢板和L型钢板分别通过螺栓与所述承载钢板相连。
优选地，所述承载钢板下设有固定锚杆，所述承载钢板上设有至少一个锚杆焊接孔，所述承载钢板通过所述锚杆焊接孔与所述固定锚杆相连。
优选地，所述固定锚杆包括空芯钢管、尖形头、钢制倒刺和注浆孔，所述钢制倒刺设于所述空芯钢管的外壁上，所述注浆孔设于所述尖形头上，所述承载钢板上设有六个锚杆焊接孔。
优选地，所述承载钢板上设有光纤凹槽，所述光栅光纤设于所述光纤凹槽内。
优选地，所述倾角传感器通过螺栓与所述活动板相连，所述活动板靠近边坡的一侧与所述承载钢板铰接，所述升降装置的上端与所述活动板固定连接，所述升降装置的下端与所述承载钢板焊接。
优选地，所述升降装置包括齿条状升降杆和支撑杆，所述齿条状升降杆的上端与所述活动板固定连接，所述支撑杆的下端与所述承载钢板焊接。
优选地，所述微调齿轮包括齿轮柱和齿轮帽，所述齿轮帽上设有卡扣凸点，所述支撑杆上设有与所述卡扣凸点相配合的卡扣凹槽，所述齿轮柱贯穿所述支撑杆并与所述齿条状升降杆啮合。
与现有技术比较，本实用新型所述的一种适用于边坡稳定性控制的区域化综合监测装置的有益效果如下：
1、实现了对边坡的自动化监测，而且可以适用于不同倾斜情况的边坡；
2、采用锚杆连接的形式将监测模块与监测目标紧密连接，监测结果敏感性和精度更高；
3、在光栅光纤上集成布设了光栅监测点，利用其监测结果稳定、精度高等特点，实现了对监测区域应力、温度、应变等多目标监测；
4、实现了监测、能源供给、数据采集传输等功能的一体化结构设计，为实际安装与工程应用过程提供便利。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图；
图2是本实用新型中倾斜测量系统的结构示意图；
图3是本实用新型中承载钢板的结构示意图；
图4是本实用新型中微调齿轮的结构示意图；
图5是图4中微调齿轮的局部侧视结构示意图；
图6是本实用新型中光纤槽的结构示意图；
图7是本实用新型中太阳能电池板的剖视结构示意图；
图8是本实用新型中固定锚杆的结构示意图；
图中，1、倾斜测量系统；2、承载钢板；3、太阳能电池板；4、固定锚杆；5、岩层；6、松散土层；11、倾角传感器；12、螺栓；13、数据线；14、活动板；15、微调齿轮；16、升降装置；21、方形孔；22、光栅光纤；23、电池板固定扣；24、光栅监测点；25、锚杆焊接孔；26、信息综合采集模块；27、透明玻璃胶；28、光纤凹槽；29、导线；41、尖形头；42、注浆孔；43、空芯钢管；44、钢制倒刺；151、卡扣凸点；152、卡扣凹槽；153、齿轮帽；154、齿轮柱；161、齿条状升降杆；162、支撑杆；231、Z型钢板；232、L型钢板。
具体实施方式
如图1-3所示，一种适用于边坡稳定性控制的区域化综合监测装置，包括倾斜测量系统1、太阳能电池板3、光栅光纤22和信息综合采集模块26。在光栅光纤22上串联设有多个光栅监测点24，即形成光纤光栅传感器，根据工程实际需求，在光栅光纤22上的不同位置设置可分别进行应力、应变及温度等监测的光栅监测点24，达到多目标监测的效果。太阳能电池板3可以通过导线29分别给倾斜测量系统1、光栅光纤22和信息综合采集模块26供电，信息综合采集模块26通过数据线13分别与倾斜测量系统1和光栅光纤22相连，用于实时采集边坡稳定性数据。
倾斜测量系统1、太阳能电池板3、光栅光纤22和信息综合采集模块26均设于承载钢板2上，承载钢板2铺设于边坡上。倾斜测量系统1包括倾角传感器11、活动板14、升降装置16和微调齿轮15。倾角传感器11设于活动板14上，并通过螺栓12与活动板14相连，保证连接稳定；活动板14靠近边坡的一侧与承载钢板2铰接，活动板14可绕其铰接侧旋转调整角度，活动板14远离边坡的一侧的下端面与升降装置16固定连接，升降装置16的下端与承载钢板2固定焊接。
进一步地，如图4-5所示，微调齿轮15与升降装置16配合固定，微调齿轮15通过旋转带动升降装置16移动，从而实现调节倾角传感器11至初始水平的目的。升降装置16包括齿条状升降杆161和支撑杆162，齿条状升降杆161上设有保证齿条状升降杆161和支撑杆162之间可以相对滑动的导轨，齿条状升降杆161的上端与活动板14固定连接，支撑杆162的下端与承载钢板2焊接。微调齿轮15包括齿轮柱154和齿轮帽153，齿轮柱154上设有轴向螺纹，支撑杆162上设有与齿轮柱154的直径相当的圆形孔，齿轮柱154穿过该圆形孔与齿条状升降杆161以齿轮咬合的形式啮合，通过旋转齿轮帽153和齿轮柱154来调节齿条状升降杆161的升降高度，从而调节倾角传感器11的倾斜角度；齿轮帽153上设有卡扣凸点151，支撑杆162上设有与卡扣凸点151相配合的卡扣凹槽152，当倾角传感器11调节完成后，将微调齿轮15向下按压，使卡扣凸点151和卡扣凹槽152互相咬合，升降装置16即可将活动板14固定为水平位置。此处，调节倾角传感器11至初始水平的目的在于，倾角传感器11开始测量时需要处于水平状态，误差允许范围为±3°。
进一步地，如图6所示，承载钢板2上设有光纤凹槽28，光栅光纤22设于光纤凹槽28内，并在光纤凹槽28灌注透明玻璃胶27对光栅光纤22进行保护和固定。
进一步地，承载钢板2上设有用于安装太阳能电池板3的方形孔21，方形孔21四周设有四个电池板固定扣23，太阳能电池板3通过电池板固定扣23与承载钢板2固定连接。如图7所示，电池板固定扣23包括Z型钢板231和L型钢板232，Z型钢板231和L型钢板232从太阳能电池板3上下两侧将其固定，并分别通过螺栓12与承载钢板2固定连接。
进一步地，承载钢板2下设有固定锚杆4，承载钢板2上设有六个锚杆焊接孔25，承载钢板2通过锚杆焊接孔25与固定锚杆4焊接相连。如图8所示，固定锚杆4包括空芯钢管43、尖形头41、钢制倒刺44和注浆孔42，钢制倒刺44设于空芯钢管43的外壁上，注浆孔42设于尖形头41上。当尖形头41插入土层时，钢制倒刺44可达到与土层的固定效果，然后通过注浆孔42注浆，进一步加强固定锚杆4与岩层5的连接效果。
本实用新型的使用方式为：在边坡坡面需要进行稳定性监测的位置，根据锚杆焊接孔25的位置特征，布设固定锚杆4，布设过程中，将固定锚杆4竖直向下砸入地表下，直至其尖形头41穿过表面松散土层6扎入岩层5中，通过注浆孔42注浆加强与岩层5的连接；
再将承载钢板2覆盖至固定好的固定锚杆4上部，使固定锚杆4刚好处于锚杆焊接孔25位置，对固定锚杆4和锚杆焊接孔25进行焊接，使得固定锚杆4与承载钢板2焊接为一体；
再调节微调齿轮15，使倾角传感器11处于水平状态后，向下按压微调齿轮15，使卡扣凸点151和卡扣凹槽152互相咬合，达到稳固微调齿轮15的目的；
再连通太阳能电池板3，使装置整体进入通电状态，并检查装置各处螺栓12和焊接点等连接位置，确保装置整体结构处于稳定状态；
再调试信息综合采集模块26，保证光栅光纤22上的光栅监测点24和倾角传感器11能够进行正常的数据采集，即完成一套装置的安装；
在其它需要监测位置重复上述过程，直至完成全部目标的安装。
本实用新型所述的一种适用于边坡稳定性控制的区域化综合监测装置，能够实现目标区域边坡稳定性指标的自动化综合监测，且具有独立的供能及数据采集传输能力，便于安装与工程应用；采用锚杆连接的形式将监测模块与监测目标紧密连接，监测结果敏感性和精度更高；进一步地，在监测区域集成布设了多个光纤光栅传感器，利用其监测结果稳定、精度高等特点，实现了对监测区域应力、温度、应变等多目标监测，为该区域稳定性的综合分析提供了更全面的直观数据。
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种适用于边坡稳定性控制的区域化综合监测装置，其特征在于：包括倾斜测量系统、太阳能电池板、光栅光纤和信息综合采集模块，所述太阳能电池板通过导线分别与所述倾斜测量系统、光栅光纤和信息综合采集模块相连，所述信息综合采集模块通过数据线分别与所述倾斜测量系统和光栅光纤相连，所述光栅光纤上设有光栅监测点，所述倾斜测量系统包括倾角传感器、活动板、升降装置和微调齿轮，所述倾角传感器设于所述活动板上，所述活动板远离边坡的一侧的下端面与所述升降装置相连，所述微调齿轮与所述升降装置配合固定。
2.根据权利要求1所述的一种适用于边坡稳定性控制的区域化综合监测装置，其特征在于：所述倾斜测量系统、太阳能电池板、光栅光纤和信息综合采集模块下设有承载钢板，所述承载钢板上设有用于安装所述太阳能电池板的方形孔。
3.根据权利要求2所述的一种适用于边坡稳定性控制的区域化综合监测装置，其特征在于：所述方形孔四周设有至少一个电池板固定扣，所述电池板固定扣包括Z型钢板和L型钢板。
4.根据权利要求3所述的一种适用于边坡稳定性控制的区域化综合监测装置，其特征在于：所述方形孔四周设有四个电池板固定扣，所述Z型钢板和L型钢板分别通过螺栓与所述承载钢板相连。
5.根据权利要求2所述的一种适用于边坡稳定性控制的区域化综合监测装置，其特征在于：所述承载钢板下设有固定锚杆，所述承载钢板上设有至少一个锚杆焊接孔，所述承载钢板通过所述锚杆焊接孔与所述固定锚杆相连。
6.根据权利要求5所述的一种适用于边坡稳定性控制的区域化综合监测装置，其特征在于：所述固定锚杆包括空芯钢管、尖形头、钢制倒刺和注浆孔，所述钢制倒刺设于所述空芯钢管的外壁上，所述注浆孔设于所述尖形头上，所述承载钢板上设有六个锚杆焊接孔。
7.根据权利要求2所述的一种适用于边坡稳定性控制的区域化综合监测装置，其特征在于：所述承载钢板上设有光纤凹槽，所述光栅光纤设于所述光纤凹槽内。
8.根据权利要求2所述的一种适用于边坡稳定性控制的区域化综合监测装置，其特征在于：所述倾角传感器通过螺栓与所述活动板相连，所述活动板靠近边坡的一侧与所述承载钢板铰接，所述升降装置的上端与所述活动板固定连接，所述升降装置的下端与所述承载钢板焊接。
9.根据权利要求8所述的一种适用于边坡稳定性控制的区域化综合监测装置，其特征在于：所述升降装置包括齿条状升降杆和支撑杆，所述齿条状升降杆的上端与所述活动板固定连接，所述支撑杆的下端与所述承载钢板焊接。
10.根据权利要求9所述的一种适用于边坡稳定性控制的区域化综合监测装置，其特征在于：所述微调齿轮包括齿轮柱和齿轮帽，所述齿轮帽上设有卡扣凸点，所述支撑杆上设有与所述卡扣凸点相配合的卡扣凹槽，所述齿轮柱贯穿所述支撑杆并与所述齿条状升降杆啮合。
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