[发明专利]一种路基滑坡远程监测方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种线阵列式电容位移传感器设计和采用单片机的远程监测和控制技术。

背景技术

公路路基滑坡造成公路路面坍塌而导致的车毁人亡的事故频发，因此，对公路路基滑坡灾害的实时监测与告警非常重要。

目前的滑坡监测有两种大类型，一类是对地表滑坡绝对位移的监测，另一类是对滑坡深部位移的监测。

对于第一类地表滑坡绝对位移的监测方法，由于地表滑坡最明显的特征为表面滑动，需要监测的是表面土质的滑动及其特征(如滑动位移大小和速率)和滑动时地面动态与变形。目前地表变形测量方法主要有: 大地测量法、GPS测量法、地表倾斜测量法和地表裂缝观测等。

(1) 大地测量法: 从滑坡外的稳定体上设立一系列基准点，在滑坡体内设立多个监测点，其中基准点为不动点，监测点为运动点。通过观测和比较监测点坐标同基准点的空间位置的变化来确定监测点的运动状态。传统的大地测量使用的仪器主要有: 经纬仪、水准仪和测距仪等。其缺点是需要人工野外操作，数据采集不方便、不宜长期连续测量等。

(2) GPS法：GPS ( Global Positioning System，全球定位系统)可提供全球范围的连续、实时、高精度的定位，GPS用户接收机、计算机、输入输出控制显示设备，即可对地面上的测量点进行精确定位。缺点是GPS用户接收机所处位置要有足够多的卫星观测数和足够强的卫星无线传输信号，而在一些野外地区，不能很好地满足此接收信号要求。

(3) 地表倾斜测量法：主要是用于监测滑坡体表面倾斜角度的变化和倾斜方向。目前常用仪器有美国Sinco 盘式倾斜仪，灵敏度8″，量程±30°，适用于倾斜变化较大时的监测。

(4) 地表裂缝观测：地表裂缝观测常用仪器有测缝计、收敛计、钢丝位移计和位错计。也可在裂缝两侧设标点和测桩，用钢尺和游标卡尺进行测量。地裂缝监测仪器一般跨裂缝、断层、夹层、层面等布置。

滑坡深部位移监测比地表位移观测能获得更深层次的反映滑坡状态的信息。内部位移监测能更准确的判断滑坡断裂面位置、滑坡主滑方向、滑坡由深到浅的位移量、滑坡速率的变化等信息。滑坡深部位移监测主要方法有: 内部倾斜监测、内部相对位移监测和支护结构监测等。

(1) 内部倾斜监测：多采用钻孔测斜仪。钻孔倾斜仪监测是用倾斜仪每隔一定时间逐段测量钻孔的斜率，从而获得岩土体内部水平位移及随时间的变化，其原理是根据摆捶受重力影响，测定以垂线为基准的弧角变化, 适用于缓慢、匀速变形阶段的滑坡体的监测。当变形加剧或局部突发事件发生时，由于变形量大，挤压测斜管急剧变形使测头无法通过而导致监测报废。

(2) 内部相对位移监测: 滑坡在变形时，滑体内部两点间的相对位置会发生变化，可安装仪器测量坡体内两点间的相对位移或相对沉降。一般在滑坡变形范围以外选择一个变形相对微小的点作为基准点，而另一点则位于坡体变形明显的地方。相对位移观测一般采用多点位移计，可测量坡体沿钻孔轴线的位移变化。多点位移计可在同一钻孔中沿其长度方向设置不同深度的测点3～6个，国外可多达10点。

(3) 支护结构监测: 主要有锚杆应力监测、锚索锚固力监测、钢筋应力应变监测、支挡结构与坡体接触压力监测等。对锚杆应力的监测多选用锚杆应力计，每根锚杆一般布置3～5个测点，可了解锚杆的受力状态、加固效果和应力沿锚杆的分布规律。对支挡结构与滑体接触压力的监测可选用压力计或压力盒，一般是按一定的深度迎着滑体滑动方向安装在支护结构同滑体接触的部位。

以上可见，采用内部相对位移监测对公路路基滑坡法有较好的优势，但目前还没有适合的线阵列式传感器进行滑坡断裂面的精确位置和滑坡强度的测量。另外，路基滑坡是个长期积累的过程，人不可能总在野外现场盯着，而且目前的数据传输大多在现场采集，不利于远程和长期监控。现有的滑坡测量技术中，在恶劣环境下的监测技术、多地域分布式数据采集技术，以及远程测控技术等方面，还存在很多难题，没有得到很好地解决。现有文献中也缺乏关于通过远程互联网对公路路基滑坡进行远程监测和控制告警的详细描述和报道。

发明内容