CN211954245U - 一种用于监测滑坡深度及内部应力的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于监测滑坡深度及内部应力的设备，包括应力监测装置和数据采集装置，多个应力监测装置在滑坡面上呈阶梯状布置，应力监测装置包括梯子状应力监测桩和压变传感器，压变传感器安装在梯子状应力监测桩的横棍上；压变传感器和数据采集装置通过数据传输线缆相连。本实用新型通过将应力监测桩在滑坡面上阶梯状设置，同时将应力监测桩设置为梯子状结构，压变传感器置于横棍上，可以获取滑坡内部的应力信息，综合判断滑坡滑动面的产状，提高对滑坡深度及内部应力的测量的准确性。

Description

一种用于监测滑坡深度及内部应力的设备

技术领域

本实用新型涉及滑坡体监测领域，具体涉及一种用于监测滑坡深度及内部应力的设备。

背景技术

滑坡监测主要是对滑坡土体的不同方向的位移，以及内部应力，含水量的监测。其中应力监测用到的监测装置有钢筋计、锚索计、土压力计等。

锚索测力计是在测力钢筒上均布着数支振弦式应变计，当荷载使钢筒产生轴向变形时，应变计与钢筒产生同步变形，变形使应变计的振弦产生应力变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出引起受力钢筒变形的应变量，代入标定系数可算出锚索测力计所感受到的荷载值。这种方法不能准确探测滑坡的深度，且无法实时传递应力变化的数据。

土压力计是直接将其埋入滑坡体内，当土应力发生变化时，土压力计感应板同步感受应力的变化，感应板将会产生变形，与锚索计原理相同，利用其中振弦的振动频率信号测出被测结构物的压应力值。同时可同步测出埋设点的应力值。它的优点是安装简单，成本低；缺点是土压力计会随着滑坡体移动，不能精确测量滑坡体的内部压力变化，土压力计测得的数据不能实时传输。

目前对滑坡深度的确认主要方法通过地形与土质估计，钻孔法以及一些地球物理的方法实现。

通过地形和土质估计是因为滑坡的坡面长度往往与深度的比值为有限的数值。对于粗颗粒土的滑坡，其滑面深度往往较浅并且形状接近于平面。而在粘性土种的滑坡面往往深度较深，形状接近于圆弧面。用这种方法只能大致估计出滑坡面的深度，需要依赖当地的经验并且精度相对较低，且难于评估多阶滑坡的具体深度。

钻孔法可以对一些单个滑坡重复钻探从而评估滑坡的深度。这主要是对边坡形态和滑坡形成条件(主要是土中含水量)变化的观测。依据钻孔柱状图和随钻编录资料,综合分析并进行孔深校正后能得到滑坡体的深度信息。这种方法主要是基于滑坡的范围和机理，没有具体的定量指标，成本较大，当有多个滑面时，不能够确定究竟在哪个或者那几个滑面产生滑动。

通过地球物理的方法探测滑坡需要根据不同的地质情况选择不同的方法，而且往往需要综合多种地球物理勘探技术组合研究，成本较高，且探测分辨率很难达到要求。

在现有对滑坡体进行应力监测的设备中，锚索计，土压力计等监测设备存在的主要问题为监测设备会随着滑坡体而移动，无法准确测定滑坡体的具体状态；无法较准确地判断滑坡体的深度；滑坡体的监测数据不能实施传输，需要人为对监测仪器的数据进行读取。

在现有对滑坡体深度测量的方法中，基本都分辨率较低或者准确性较差，且很难判断多阶滑坡的深度。

实用新型内容

针对上述问题中存在的不足之处，本实用新型提供一种用于监测滑坡深度及内部应力的设备，

本实用新型公开了一种用于监测滑坡深度及内部应力的设备，包括多个应力监测装置和数据采集装置；

多个所述应力监测装置在滑坡面上呈阶梯状布置，所述应力监测装置包括梯子状应力监测桩和压变传感器，所述压变传感器安装在所述梯子状应力监测桩的横棍上；

所述压变传感器和所述数据采集装置通过数据线缆相连。

作为本实用新型的进一步改进，所述梯子状应力监测桩包括垂直于地平面的桩脚；

两条所述桩脚中间水平设有多条横棍；所述横棍上设有用于监测滑坡深度及内部应力的压变传感器。

作为本实用新型的进一步改进，所述桩脚固定在不发生滑移的底层基岩中。

作为本实用新型的进一步改进，所述横棍可以根据需要增加或减少排列数量及排列间距。

作为本实用新型的进一步改进，多个所述压变传感器通过数据线缆连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述数据采集装置包括数据采集器，所述数据采集器通过通信线缆与云端服务器相连；

所述数据采集器和多个所述压变传感器通过数据线缆连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型应力监测装置呈梯子状，应变传感器位于两个桩脚中间的横棍上，且横棍布置间距和布置数量可以根据不同滑坡体增加或减少，可以通过分析不同深度的传感器的应力应变关系，推测滑移面深度，并且应力监测装置可以在滑坡面不同高度上阶梯状分布，可以根据多个应力监测装置获取滑坡内部的应力信息，可以综合判断滑坡滑动面的产状，提高对滑坡深度及内部应力的测量的准确性，将压变传感器置于横棍上方，减小了测量不同深度土体内部应力的误差。

本实用新型应力监测装置的桩脚垂直埋在不发生滑移的基岩内，保证了应力监测装置不会随着滑坡体进行移动，可以准确、稳定地监测滑面上滑坡体的状态及应力辩护，提高所测数据信息的安全性和准确性。

本实用新型压力监测装置和数据采集装置采取5G网络进行数据传输，确保了数据信号的实时传输，保证了滑坡体的实时监测与数据采集人员的安全。

附图说明

图1为本实用新型应力监测桩安装示意图。

图2为本实用新型应力监测桩及滑坡监测系统示意图。

图3为本实用新型应力监测桩及滑坡体西南视角示意图。

图4为本实用新型应力监测桩及滑坡体西南视角透视图。

图5为本实用新型应力监测桩及滑坡体位置说明侧视图。

图6为本实用新型应力监测桩、应变传感器和滑坡监测系统的布置示意图。

图中：

1、应力监测桩；1-1、应变传感器；1-2、桩脚；1-3、横棍；2、上部滑坡；3、基岩；4、滑坡滑面；5、底部滑坡；6、滑动土体；7、滑动部分；8、传输模块；9、数据采集器；10、模数转换模块；11、云端服务器；12、滑坡体稳定性分析；13、手机；14、电脑。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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实用新型中的具体含义。

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细描述：

如图1和图3所示，现有滑坡体底层为基岩3，基岩3在整个滑坡体滑移过程中不会随着滑坡体进行移动，滑动土体6主要是整个滑坡上区别于基岩3的会发生位移的土体，也是本实用新型所要监测的主要部分，滑动土体6可以为一层或多层滑坡体，以两层为例，滑动土体6分为了上部滑坡2和底部滑坡5，上部滑坡2和基岩3中间为底部滑坡5，底部滑坡5和基岩3的接触面为滑坡滑面4，滑坡滑面4为滑动土体6与基岩3发生相对位移的接触面，滑动部分7为发生滑坡位移的土体。

如图1所示，本实用新型提供一种用于监测滑坡深度及内部应力的设备，其包括应力监测装置和数据采集装置；多个应力监测装置在滑坡面上呈阶梯状布置，应力监测装置包括梯子状应力监测桩1和压变传感器1-1，压变传感器1-1安装在梯子状应力监测桩1的横棍1-3上；压变传感器1-1和数据采集装置通过数据传输线缆相连。

如图1所示，本实用新型应力监测桩1在滑坡上呈阶梯状设置，根据不同坡体高度布置的多个应力监测桩1可以测得滑坡内部应力信息，可综合判断滑坡体滑面的产状，从而更好地了解滑坡体和估计滑坡土方量，为抗滑桩和挡土墙的设计提供依据。

如图2所示，本实用新型应力监测桩1呈梯子型结构设置，包括垂直于地平面安装的桩脚1-2，两条桩脚1-2中间水平设有多条横棍1-3，横棍1-3上安装有用于监测滑坡深度及内部应力的压变传感器1-1，多个压变传感器1-1通过数据线缆连接，其中桩脚1-2垂直安装在不发生位移的基岩3中，避确保了应力监测桩不会随着滑坡体的移动而移动，提高了数据的准确性，横棍1-3的布置数量和布置间距可以根据实际工况需要增加或减少，从而测量不同深度土体内部的应力，提高了本实用新型的适用性，满足了在不同状态下的测试要求，从而对滑坡的应力进行最合适的检测。

如图1所示，本实用新型应力监测桩1在滑坡上呈阶梯状设置，根据不同坡体高度布置的多个应力监测桩1可以测得滑坡内部应力信息，可综合判断滑坡体滑面的产状，从而更好地了解滑坡体和估计滑坡土方量，为抗滑桩和挡土墙的设计提供依据；

进一步的，本实用新型应力监测桩1在滑坡上阶梯状布置，且横棍1-3的布置层数和间隔可以根据现场实际情况增加和减少，除适用于单滑移面的滑坡体分析，还可以应用于多级多层滑坡体的分析。相当于单级滑坡，多级多层滑坡由于所处环境、地址条件更加复杂，造成的灾害更巨大。以两层为例，本实用新型横棍1-3的压变传感器1-1可以将测量出相对滑移面上的应力和应变变化，通过单独分析多个滑移面上的应力应变关系，结合滑坡体整体变形情况看，可以监测到复杂的多阶滑坡内部的变化。

如图6所示，本实用新型的压变传感器1-1通过线缆与数据采集装置连接，数据采集装置包括模数转换模块10、数据采集器9和传输模块8，模数转换模块10和数据采集器9通过线缆连接，数据采集器9和传输模块8通过数据线缆连接，其中模数转换模块10主要是对压变传感器1-1采集的信号进行信号转换，转换后的信号通过数据采集器9后通过传输模块8传送给云端服务器11，传输模块与云端服务器11通过4G/5G通讯线缆连接，云端服务器11主要负责对数据采集器9采集到的信号进行分析处理，云端服务器11处理后将滑坡体的实时应力值及预警信息传送至手机13和电脑14，数据传输采用最新的5G信号，可以大大实现高采样率数据的实时传输，保证了滑坡体的实时监测与数据采集人员的安全。

本实用新型的具体实施方案：

1，根据现场实际需要，确定应力监测桩1的横棍1-3的布置数量和横棍1-3的布置间距，确定应力监测桩1的布置数量；

2，将压变传感器1-1布置到应力监测桩1的横棍1-3上，每个横棍1-3上均需布置一个压变传感器1-1，并将所有的压变传感器1-1与数据采集系统相连；

3，确定滑坡的大致位置，利用钻机等工具对滑坡体进行钻孔，并且将应力监测桩1的桩脚1-2固定在不发生位移的基岩或土层中；

4，通过观察数据采集装置获得的数据，判断不同深度滑坡体的应力状态，并且观察不同深度应力随着时间的变化，从而获取滑坡深度信息并实时预警。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于监测滑坡深度及内部应力的设备，其特征在于，包括多个应力监测装置和数据采集装置；

多个所述应力监测装置在滑坡面上呈阶梯状布置，所述应力监测装置包括梯子状应力监测桩和压变传感器，所述压变传感器安装在所述梯子状应力监测桩的横棍上；

所述压变传感器和所述数据采集装置通过数据线缆相连。

2.根据权利要求1所述的用于监测滑坡深度及内部应力的设备，其特征在于，所述梯子状应力监测桩包括垂直于地平面的桩脚；

两条所述桩脚中间水平设有多条横棍；所述横棍上设有用于监测滑坡深度及内部应力的所述压变传感器。

3.根据权利要求2所述的用于监测滑坡深度及内部应力的设备，其特征在于，所述桩脚固定在不发生滑移的底层基岩中。

4.根据权利要求1所述的用于监测滑坡深度及内部应力的设备，其特征在于，多个所述压变传感器通过数据线缆连接。

5.根据权利要求1所述的用于监测滑坡深度及内部应力的设备，其特征在于，所述数据采集装置包括数据采集器，所述数据采集器通过通信线缆与云端服务器相连；

所述数据采集器和多个所述压变传感器通过数据线缆连接。

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