一种边坡变形自动监测及预警装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到岩土工程及防灾减灾工程领域，尤其涉及到交通工程领域的公路边坡变形监测及预警装置。
【背景技术】
[0002]边坡失稳滑塌已成为山区公路交通的一大安全隐患。边坡失稳滑塌的产生并非发生在瞬时时间段内，而是经过一定时期不稳定性因素的积累，从蠕动向失稳滑动发展。对各个时期的边坡变形量、变形速率以及变形发展趋势的连续监测，是评价边坡能否产生破坏性滑坡，从而及时地对边坡进行安全处置的核心。传统的边坡监测技术主要有:裂缝监测、地面观测网监测以及GPS位移监测等。裂缝监测只能对边坡失稳破坏做出定性评价，带有很强的个人主观意识；对于地面观测网监测，其监测网的布设麻烦，需要布置对照粧及观测粧，且测量精度不高，对边坡变形的监测时间间隔不定，不能长时间连续监测；GPS监测边坡位移，虽能提供快速、全天候的监测，但其监测费用较高，对公路边坡的监测利用势必不经济。
【发明内容】
[0003]为解决现有技术的缺陷，本发明提出了一种能应用于公路各种复杂条件的边坡变形自动监测及预警装置，所述装置既能监测边坡土体的变形量，同时能监测边坡的变形速率及预测变形的发展趋势。此外，在边坡的上部、中部和下部同时设置有监测点，能对公路边坡局部及整体的破坏判断提供更精确可靠的数据，为危险边坡的治理提供更合理的依据。所述装置安装简便、成本低廉，数据无需专业人员判读，可省去大量的人力及物力；此夕卜，现场安装的报警装置，当边坡各监测点的变形量达到危险变形量的极限时，危险边坡公路地段的报警装置能提前对行车做出警示。
[0004]本发明所提出的边坡变形自动监测及预警装置，主要包括:钢铁支架、铁盒、光敏电阻、点光源、挡光尺、铁杆、电流无线传感器以及报警装置。
[0005]其中，所述钢铁支架固定在边坡监测点两侧的不动岩土体中；所述铁盒通过螺丝固定在钢铁支架的横向钢管上；所述光敏电阻和点光源分别固定在所述铁盒的两侧内壁上；所述挡光尺位于所述光敏电阻和点光源之间，且穿过所述铁盒的进出口，外与所述铁杆通过螺丝镶嵌固定连接；所述电流无线传感器通过数据线与所述光敏电阻连接安装在铁盒上部；所述报警装置安装在边坡底部的公路旁。
[0006]所述钢铁支架由固定在监测点两侧不动岩土体中的支撑钢管和连接两侧支撑钢管的横向钢管组成，各接口均焊接相连；所述钢铁支架的横向钢管上设有固定所述铁盒的螺孔。为使所述钢铁支架能更好地固定在边坡上不动，支撑钢管底部焊接有铁板并埋入不动岩土体深度大于10cm，且用水泥混泥土饶筑固定。
[0007]所述铁盒为封闭、不透光且耐腐蚀的不锈钢制铁盒，铁盒一侧设置有刚好能使所述挡光尺无阻碍自由转动和移动的进出口。所述光敏电阻为高灵敏光敏电阻；所述点光源为集中发射高亮度光线的点光源。所述光敏电阻和点光源分别固定在铁盒两侧内壁上，紧挨进出口一端，且分别与直流电源连接。
[0008]所述挡光尺是由透明坚硬的钢化玻璃制成，其上涂有一层颜料，使挡光尺的透明度随刻度逐渐变化；所述挡光尺一端开有圆孔，能嵌入到所述铁杆上端并穿入螺丝固定。
[0009]所述铁盒为坚硬笔直实心铁杆，下端为尖端方便插入土体，上端为断口，且断口两端开有螺孔，能刚好嵌入所述挡光尺和螺丝固定；所述铁杆垂直坡面插入土体中，入土深度大于2m，土体外部长度为0.5m，且所述铁杆顶部正对所述铁盒进出口，距离为0.5m。
[0010]边坡变形监测以所述铁杆为监测点，在边坡上部、中部和下部分别布置有监测点，并对各监测点编号，再安装监测装置；并在边坡底部公路旁安装有报警装置同时与边坡上的三个装置通过电线连接。
[0011]本发明的有益效果:本发明对公路边坡提供了一种自动化的位移监测技术。通过边坡岩土体位移带动插入土体的铁杆移动，从而使铁盒内挡光尺移动，挡光尺不同刻度处的透明度不同引起点光源透过挡光尺照射到光敏电阻上的光线强度发生变化，边坡土体的变形量以电流变化的形式通过电流无线传感器发送到监测站，通过监测站内实时的电流数据可计算边坡的变形量及变形速率。本发明可省去大量传统边坡监测的工作量，实现边坡变形的全天候自动记录，不受气候和天气的影响，对边坡的滑动趋势做出可靠的定量评价；并可拆卸重复利用，节约成本。通过安装报警装置可实现自动报警，在危险地段对行车提前做出警示。
【附图说明】
[0012]图1为装置的主要结构示意图。
[0013]图2为固定装置的钢铁支架结构示意图。
[0014]图3为单组装置的安装结构示意图。
[0015]图4为挡光尺示意图。
[0016]图5为边坡整体的装置安装示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明的结构和安装步骤作进一步的说明:
如图1所示，为该装置的主要结构，其包括:封闭且不透光的铁盒，铁盒一侧设置有刚好能使挡光尺无阻碍自由转动和移动的进出口 ；在紧靠进出口一端的铁盒两侧内壁上分别固定有光敏电阻和点光源，且分别与直流电源连接；在铁盒外部，光敏电阻一侧的上端，安装有电源无线传感器；挡光尺穿过铁盒的进出口且外部与铁杆镶嵌通过螺丝固定连接。
[0018]如图2所示，为钢铁支架的主要结构，两侧的支撑钢管插入边坡监测点两侧不动岩土体中，在两支撑钢管之间连接有横向钢管，在横向钢管上安装有固定监测装置的螺孔。
[0019]结合如图3所示，该装置的具体安装步骤如下:
(I)确定公路边坡的监测范围，根据公路边坡的形态大小，分别在边坡的上部、中部和下部确定监测点范围。
[0020](2)在边坡上部的监测点两侧布设钢铁支架。在不动岩土体上埋设支撑钢管，支撑钢管的埋设深度大于10cm，并浇筑水泥混泥土固定；通过焊接的方式用横向钢管连接两侧的支撑钢管，并使得横向钢管上固定装置铁盒的螺孔位于监测点位置附近。
[0021](3)固定钢铁支架后，通过螺丝将安装好带有电源的点光源和光敏电阻的铁盒固定在钢铁支架的横向钢管上。
[0022](4)在固定好铁盒的前方，正对铁盒进出口距0.5m的监测点上垂直坡面打入2m深的钻孔，钻孔略大于铁杆的直径，在钻孔内插入铁杆并填塞沙土，使铁杆垂直坡面固定在边坡土体中并在外围浇筑水泥混泥土，使铁杆与边坡土体更好地固定成一个整体，并对监测点编号。
[0023](5)在固定好铁盒和铁杆后，将挡光尺插入固定铁盒的进出口内，挡光尺如图4所示，并将挡光尺的外端嵌入到铁杆顶端的断口内，将螺丝穿过铁杆的螺孔及挡光尺的圆孔，套入螺母拧紧固定，插入挡光尺固定后，挡光尺平行于铁盒及边坡坡面，挡光尺的外部长度约为0.5m,铁盒内部挡光尺长度约为0.5m。
[0024](6 )在固定好挡光尺后，再在铁盒上部安装电流无线传感器，并连接数据线进行调试。
[0025](7)按照步骤2~6同样的方法分别在边坡中部和下部监测点的位置处安装该装置。
[0026](8)在边坡底部公路旁安装好报警装置同时与上部的监测装置通过电线连接并进行调试。
[0027]以上所介绍的仅为一般边坡监测装置的布设方法，根据各公路的特殊条件及大小，可视情况添加监测装置的数量。
【主权项】
1.一种边坡变形自动监测及预警装置，其特征在于:该装置主要包括:钢铁支架(I)、铁盒(2)、光敏电阻(6)、点光源(5)、挡光尺(4)、铁杆(7)、电流无线传感器(10)以及报警装置(11);其中，所述钢铁支架(I)固定在边坡监测点两侧的不动岩土体中；所述铁盒(2)通过螺丝(3)固定在钢铁支架(I)的横向钢管上；所述光敏电阻(6)和点光源(5)分别固定在所述铁盒(2)的两侧内壁上；所述挡光尺(4)位于所述光敏电阻(6)和点光源(5)之间，且穿过所述铁盒(2)的进出口(9)，外与所述铁杆(7)通过螺丝镶嵌固定连接；所述电流无线传感器(10)通过数据线与所述光敏电阻(6)连接安装在铁盒上部；所述报警装置(11)安装在边坡底部的公路旁。2.根据权利要求1所述一种边坡变形自动监测及预警装置，其特征在于，所述钢铁支架(I)由固定在监测点两侧不动岩土体中的支撑钢管和连接两侧支撑钢管的横向钢管组成，各接口均焊接相连；所述钢铁支架(I)的横向钢管中心上设置有固定所述铁盒(2)螺孔(8);为使所述钢铁支架(I)能更好地固定在边坡上不动，支撑钢管底部焊接有铁板并埋入岩土体的深度大于10cm，且用水泥混泥土饶筑固定。3.根据权利要求1所述一种边坡变形自动监测及预警装置，其特征在于，所述铁盒(2)为封闭、不透光且耐腐蚀的不锈钢制铁盒，所述铁盒(2)—侧设置有刚好能使所述挡光尺(4)无阻碍自由转动和移动的进出口(9)。4.根据权利要求1或3所述一种边坡变形自动监测及预警装置，其特征在于，所述光敏电阻(6)为高灵敏光敏电阻，所述点光源(5)为集中发射高亮度光线的点光源，所述光敏电阻(6)和点光源(5)分别固定在铁盒两侧内壁上，紧挨进出口(9) 一端，且分别与直流电源连接。5.根据权利要求1所述一种边坡变形自动监测及预警装置，其特征在于，所述挡光尺(4)是由透明坚硬的钢化玻璃制成，其上涂有一层颜料，使挡光尺(4)的透明度随刻度逐渐变化；所述挡光尺(4) 一端开有圆孔，能刚好嵌入到所述铁杆(7)上端并能穿入螺丝(3)固定。6.根据权利要求1或5所述一种边坡变形自动监测及预警装置，其特征在于，所述铁杆(7)为坚硬笔直实心铁杆，下端为尖端方便插入土体；上端为断口，且断口两端开有螺孔，能刚好嵌入所述挡光尺(4)和螺丝(3)固定；所述铁杆(7)垂直坡面插入土体中，入土深度大于2m，土体外部长度约为0.5m，且所述铁杆(7)顶部正对铁盒进出口(9)，距离约为0.5m。7.根据权利要求1所述一种边坡变形自动监测及预警装置，其特征在于，边坡变形监测以所述铁杆(7)为监测点，在边坡上部、中部和下部分别布置有监测点，并对各监测点编号安装监测装置；并在边坡底部公路旁安装有报警装置同时与边坡上的三个装置通过电线连接。
【专利摘要】本发明公开了一种能应用于公路边坡的变形自动监测及预警装置，包括钢铁支架（1）、铁盒（2）、点光源（5）、光敏电阻（6）、挡光尺（4）、铁杆（7）、电流无线传感器（10）、并有报警装置（11）安装在边坡底部的公路旁。本装置通过边坡的变形带动铁杆及挡光尺等幅度移动，挡光尺不同刻度处的透明度不同，引起点光源透过挡光尺照射到光敏电阻上的光线强度发生变化，边坡土体的瞬间变形以电流变化的形式通过电流无线传感器发送到监测站。在边坡的上部、中部和下部同时安装本装置，本发明实现了边坡局部及整体变形量及变形速率的全天候自动监测；此外，公路旁的报警装置，在边坡危险路段能提前对行车做出警示。
【IPC分类】G01B11/16, G08B21/10
【公开号】CN104992531
【申请号】CN201510215482
【发明人】何忠明, 刘森峙, 谭积青, 朱志勤, 段跃华, 胡庆国
【申请人】长沙理工大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年4月30日