一種邊坡變形自動(dòng)監(jiān)測及預(yù)警裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到巖土工程及防災(zāi)減災(zāi)工程領(lǐng)域，尤其涉及到交通工程領(lǐng)域的公路邊坡變形監(jiān)測及預(yù)警裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]邊坡失穩(wěn)滑塌已成為山區(qū)公路交通的一大安全隱患。邊坡失穩(wěn)滑塌的產(chǎn)生并非發(fā)生在瞬時(shí)時(shí)間段內(nèi)，而是經(jīng)過一定時(shí)期不穩(wěn)定性因素的積累，從蠕動(dòng)向失穩(wěn)滑動(dòng)發(fā)展。對各個(gè)時(shí)期的邊坡變形量、變形速率以及變形發(fā)展趨勢的連續(xù)監(jiān)測，是評價(jià)邊坡能否產(chǎn)生破壞性滑坡，從而及時(shí)地對邊坡進(jìn)行安全處置的核心。傳統(tǒng)的邊坡監(jiān)測技術(shù)主要有:裂縫監(jiān)測、地面觀測網(wǎng)監(jiān)測以及GPS位移監(jiān)測等。裂縫監(jiān)測只能對邊坡失穩(wěn)破壞做出定性評價(jià)，帶有很強(qiáng)的個(gè)人主觀意識(shí)；對于地面觀測網(wǎng)監(jiān)測，其監(jiān)測網(wǎng)的布設(shè)麻煩，需要布置對照粧及觀測粧，且測量精度不高，對邊坡變形的監(jiān)測時(shí)間間隔不定，不能長時(shí)間連續(xù)監(jiān)測；GPS監(jiān)測邊坡位移，雖能提供快速、全天候的監(jiān)測，但其監(jiān)測費(fèi)用較高，對公路邊坡的監(jiān)測利用勢必不經(jīng)濟(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提出了一種能應(yīng)用于公路各種復(fù)雜條件的邊坡變形自動(dòng)監(jiān)測及預(yù)警裝置，所述裝置既能監(jiān)測邊坡土體的變形量，同時(shí)能監(jiān)測邊坡的變形速率及預(yù)測變形的發(fā)展趨勢。此外，在邊坡的上部、中部和下部同時(shí)設(shè)置有監(jiān)測點(diǎn)，能對公路邊坡局部及整體的破壞判斷提供更精確可靠的數(shù)據(jù)，為危險(xiǎn)邊坡的治理提供更合理的依據(jù)。所述裝置安裝簡便、成本低廉，數(shù)據(jù)無需專業(yè)人員判讀，可省去大量的人力及物力；此夕卜，現(xiàn)場安裝的報(bào)警裝置，當(dāng)邊坡各監(jiān)測點(diǎn)的變形量達(dá)到危險(xiǎn)變形量的極限時(shí)，危險(xiǎn)邊坡公路地段的報(bào)警裝置能提前對行車做出警示。
[0004]本發(fā)明所提出的邊坡變形自動(dòng)監(jiān)測及預(yù)警裝置，主要包括:鋼鐵支架、鐵盒、光敏電阻、點(diǎn)光源、擋光尺、鐵桿、電流無線傳感器以及報(bào)警裝置。
[0005]其中，所述鋼鐵支架固定在邊坡監(jiān)測點(diǎn)兩側(cè)的不動(dòng)巖土體中；所述鐵盒通過螺絲固定在鋼鐵支架的橫向鋼管上；所述光敏電阻和點(diǎn)光源分別固定在所述鐵盒的兩側(cè)內(nèi)壁上；所述擋光尺位于所述光敏電阻和點(diǎn)光源之間，且穿過所述鐵盒的進(jìn)出口，外與所述鐵桿通過螺絲鑲嵌固定連接；所述電流無線傳感器通過數(shù)據(jù)線與所述光敏電阻連接安裝在鐵盒上部；所述報(bào)警裝置安裝在邊坡底部的公路旁。
[0006]所述鋼鐵支架由固定在監(jiān)測點(diǎn)兩側(cè)不動(dòng)巖土體中的支撐鋼管和連接兩側(cè)支撐鋼管的橫向鋼管組成，各接口均焊接相連；所述鋼鐵支架的橫向鋼管上設(shè)有固定所述鐵盒的螺孔。為使所述鋼鐵支架能更好地固定在邊坡上不動(dòng)，支撐鋼管底部焊接有鐵板并埋入不動(dòng)巖土體深度大于10cm，且用水泥混泥土饒筑固定。
[0007]所述鐵盒為封閉、不透光且耐腐蝕的不銹鋼制鐵盒，鐵盒一側(cè)設(shè)置有剛好能使所述擋光尺無阻礙自由轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)的進(jìn)出口。所述光敏電阻為高靈敏光敏電阻；所述點(diǎn)光源為集中發(fā)射高亮度光線的點(diǎn)光源。所述光敏電阻和點(diǎn)光源分別固定在鐵盒兩側(cè)內(nèi)壁上，緊挨進(jìn)出口一端，且分別與直流電源連接。
[0008]所述擋光尺是由透明堅(jiān)硬的鋼化玻璃制成，其上涂有一層顏料，使擋光尺的透明度隨刻度逐漸變化；所述擋光尺一端開有圓孔，能嵌入到所述鐵桿上端并穿入螺絲固定。
[0009]所述鐵盒為堅(jiān)硬筆直實(shí)心鐵桿，下端為尖端方便插入土體，上端為斷口，且斷口兩端開有螺孔，能剛好嵌入所述擋光尺和螺絲固定；所述鐵桿垂直坡面插入土體中，入土深度大于2m，土體外部長度為0.5m，且所述鐵桿頂部正對所述鐵盒進(jìn)出口，距離為0.5m。
[0010]邊坡變形監(jiān)測以所述鐵桿為監(jiān)測點(diǎn)，在邊坡上部、中部和下部分別布置有監(jiān)測點(diǎn)，并對各監(jiān)測點(diǎn)編號(hào)，再安裝監(jiān)測裝置；并在邊坡底部公路旁安裝有報(bào)警裝置同時(shí)與邊坡上的三個(gè)裝置通過電線連接。
[0011]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明對公路邊坡提供了一種自動(dòng)化的位移監(jiān)測技術(shù)。通過邊坡巖土體位移帶動(dòng)插入土體的鐵桿移動(dòng)，從而使鐵盒內(nèi)擋光尺移動(dòng)，擋光尺不同刻度處的透明度不同引起點(diǎn)光源透過擋光尺照射到光敏電阻上的光線強(qiáng)度發(fā)生變化，邊坡土體的變形量以電流變化的形式通過電流無線傳感器發(fā)送到監(jiān)測站，通過監(jiān)測站內(nèi)實(shí)時(shí)的電流數(shù)據(jù)可計(jì)算邊坡的變形量及變形速率。本發(fā)明可省去大量傳統(tǒng)邊坡監(jiān)測的工作量，實(shí)現(xiàn)邊坡變形的全天候自動(dòng)記錄，不受氣候和天氣的影響，對邊坡的滑動(dòng)趨勢做出可靠的定量評價(jià)；并可拆卸重復(fù)利用，節(jié)約成本。通過安裝報(bào)警裝置可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警，在危險(xiǎn)地段對行車提前做出警示。
【附圖說明】
[0012]圖1為裝置的主要結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為固定裝置的鋼鐵支架結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3為單組裝置的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4為擋光尺示意圖。
[0016]圖5為邊坡整體的裝置安裝示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和安裝步驟作進(jìn)一步的說明:
如圖1所示，為該裝置的主要結(jié)構(gòu)，其包括:封閉且不透光的鐵盒，鐵盒一側(cè)設(shè)置有剛好能使擋光尺無阻礙自由轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)的進(jìn)出口 ；在緊靠進(jìn)出口一端的鐵盒兩側(cè)內(nèi)壁上分別固定有光敏電阻和點(diǎn)光源，且分別與直流電源連接；在鐵盒外部，光敏電阻一側(cè)的上端，安裝有電源無線傳感器；擋光尺穿過鐵盒的進(jìn)出口且外部與鐵桿鑲嵌通過螺絲固定連接。
[0018]如圖2所示，為鋼鐵支架的主要結(jié)構(gòu)，兩側(cè)的支撐鋼管插入邊坡監(jiān)測點(diǎn)兩側(cè)不動(dòng)巖土體中，在兩支撐鋼管之間連接有橫向鋼管，在橫向鋼管上安裝有固定監(jiān)測裝置的螺孔。
[0019]結(jié)合如圖3所示，該裝置的具體安裝步驟如下:
(I)確定公路邊坡的監(jiān)測范圍，根據(jù)公路邊坡的形態(tài)大小，分別在邊坡的上部、中部和下部確定監(jiān)測點(diǎn)范圍。
[0020](2)在邊坡上部的監(jiān)測點(diǎn)兩側(cè)布設(shè)鋼鐵支架。在不動(dòng)巖土體上埋設(shè)支撐鋼管，支撐鋼管的埋設(shè)深度大于10cm，并澆筑水泥混泥土固定；通過焊接的方式用橫向鋼管連接兩側(cè)的支撐鋼管，并使得橫向鋼管上固定裝置鐵盒的螺孔位于監(jiān)測點(diǎn)位置附近。
[0021](3)固定鋼鐵支架后，通過螺絲將安裝好帶有電源的點(diǎn)光源和光敏電阻的鐵盒固定在鋼鐵支架的橫向鋼管上。
[0022](4)在固定好鐵盒的前方，正對鐵盒進(jìn)出口距0.5m的監(jiān)測點(diǎn)上垂直坡面打入2m深的鉆孔，鉆孔略大于鐵桿的直徑，在鉆孔內(nèi)插入鐵桿并填塞沙土，使鐵桿垂直坡面固定在邊坡土體中并在外圍澆筑水泥混泥土，使鐵桿與邊坡土體更好地固定成一個(gè)整體，并對監(jiān)測點(diǎn)編號(hào)。
[0023](5)在固定好鐵盒和鐵桿后，將擋光尺插入固定鐵盒的進(jìn)出口內(nèi)，擋光尺如圖4所示，并將擋光尺的外端嵌入到鐵桿頂端的斷口內(nèi)，將螺絲穿過鐵桿的螺孔及擋光尺的圓孔，套入螺母擰緊固定，插入擋光尺固定后，擋光尺平行于鐵盒及邊坡坡面，擋光尺的外部長度約為0.5m,鐵盒內(nèi)部擋光尺長度約為0.5m。
[0024](6 )在固定好擋光尺后，再在鐵盒上部安裝電流無線傳感器，并連接數(shù)據(jù)線進(jìn)行調(diào)試。
[0025](7)按照步驟2~6同樣的方法分別在邊坡中部和下部監(jiān)測點(diǎn)的位置處安裝該裝置。
[0026](8)在邊坡底部公路旁安裝好報(bào)警裝置同時(shí)與上部的監(jiān)測裝置通過電線連接并進(jìn)行調(diào)試。
[0027]以上所介紹的僅為一般邊坡監(jiān)測裝置的布設(shè)方法，根據(jù)各公路的特殊條件及大小，可視情況添加監(jiān)測裝置的數(shù)量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種邊坡變形自動(dòng)監(jiān)測及預(yù)警裝置，其特征在于:該裝置主要包括:鋼鐵支架(I)、鐵盒(2)、光敏電阻(6)、點(diǎn)光源(5)、擋光尺(4)、鐵桿(7)、電流無線傳感器(10)以及報(bào)警裝置(11);其中，所述鋼鐵支架(I)固定在邊坡監(jiān)測點(diǎn)兩側(cè)的不動(dòng)巖土體中；所述鐵盒(2)通過螺絲(3)固定在鋼鐵支架(I)的橫向鋼管上；所述光敏電阻(6)和點(diǎn)光源(5)分別固定在所述鐵盒(2)的兩側(cè)內(nèi)壁上；所述擋光尺(4)位于所述光敏電阻(6)和點(diǎn)光源(5)之間，且穿過所述鐵盒(2)的進(jìn)出口(9)，外與所述鐵桿(7)通過螺絲鑲嵌固定連接；所述電流無線傳感器(10)通過數(shù)據(jù)線與所述光敏電阻(6)連接安裝在鐵盒上部；所述報(bào)警裝置(11)安裝在邊坡底部的公路旁。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種邊坡變形自動(dòng)監(jiān)測及預(yù)警裝置，其特征在于，所述鋼鐵支架(I)由固定在監(jiān)測點(diǎn)兩側(cè)不動(dòng)巖土體中的支撐鋼管和連接兩側(cè)支撐鋼管的橫向鋼管組成，各接口均焊接相連；所述鋼鐵支架(I)的橫向鋼管中心上設(shè)置有固定所述鐵盒(2)螺孔(8);為使所述鋼鐵支架(I)能更好地固定在邊坡上不動(dòng)，支撐鋼管底部焊接有鐵板并埋入巖土體的深度大于10cm，且用水泥混泥土饒筑固定。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種邊坡變形自動(dòng)監(jiān)測及預(yù)警裝置，其特征在于，所述鐵盒(2)為封閉、不透光且耐腐蝕的不銹鋼制鐵盒，所述鐵盒(2)—側(cè)設(shè)置有剛好能使所述擋光尺(4)無阻礙自由轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)的進(jìn)出口(9)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述一種邊坡變形自動(dòng)監(jiān)測及預(yù)警裝置，其特征在于，所述光敏電阻(6)為高靈敏光敏電阻，所述點(diǎn)光源(5)為集中發(fā)射高亮度光線的點(diǎn)光源，所述光敏電阻(6)和點(diǎn)光源(5)分別固定在鐵盒兩側(cè)內(nèi)壁上，緊挨進(jìn)出口(9) 一端，且分別與直流電源連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種邊坡變形自動(dòng)監(jiān)測及預(yù)警裝置，其特征在于，所述擋光尺(4)是由透明堅(jiān)硬的鋼化玻璃制成，其上涂有一層顏料，使擋光尺(4)的透明度隨刻度逐漸變化；所述擋光尺(4) 一端開有圓孔，能剛好嵌入到所述鐵桿(7)上端并能穿入螺絲(3)固定。6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述一種邊坡變形自動(dòng)監(jiān)測及預(yù)警裝置，其特征在于，所述鐵桿(7)為堅(jiān)硬筆直實(shí)心鐵桿，下端為尖端方便插入土體；上端為斷口，且斷口兩端開有螺孔，能剛好嵌入所述擋光尺(4)和螺絲(3)固定；所述鐵桿(7)垂直坡面插入土體中，入土深度大于2m，土體外部長度約為0.5m，且所述鐵桿(7)頂部正對鐵盒進(jìn)出口(9)，距離約為0.5m。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種邊坡變形自動(dòng)監(jiān)測及預(yù)警裝置，其特征在于，邊坡變形監(jiān)測以所述鐵桿(7)為監(jiān)測點(diǎn)，在邊坡上部、中部和下部分別布置有監(jiān)測點(diǎn)，并對各監(jiān)測點(diǎn)編號(hào)安裝監(jiān)測裝置；并在邊坡底部公路旁安裝有報(bào)警裝置同時(shí)與邊坡上的三個(gè)裝置通過電線連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種能應(yīng)用于公路邊坡的變形自動(dòng)監(jiān)測及預(yù)警裝置，包括鋼鐵支架（1）、鐵盒（2）、點(diǎn)光源（5）、光敏電阻（6）、擋光尺（4）、鐵桿（7）、電流無線傳感器（10）、并有報(bào)警裝置（11）安裝在邊坡底部的公路旁。本裝置通過邊坡的變形帶動(dòng)鐵桿及擋光尺等幅度移動(dòng)，擋光尺不同刻度處的透明度不同，引起點(diǎn)光源透過擋光尺照射到光敏電阻上的光線強(qiáng)度發(fā)生變化，邊坡土體的瞬間變形以電流變化的形式通過電流無線傳感器發(fā)送到監(jiān)測站。在邊坡的上部、中部和下部同時(shí)安裝本裝置，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了邊坡局部及整體變形量及變形速率的全天候自動(dòng)監(jiān)測；此外，公路旁的報(bào)警裝置，在邊坡危險(xiǎn)路段能提前對行車做出警示。
【IPC分類】G01B11/16, G08B21/10
【公開號(hào)】CN104992531
【申請?zhí)枴緾N201510215482
【發(fā)明人】何忠明, 劉森峙, 譚積青, 朱志勤, 段躍華, 胡慶國
【申請人】長沙理工大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年4月30日