[发明专利]高精度导线式全断面边坡稳定监测预警系统及其监测方法

说明书

技术领域

本发明属于基础工程领域，尤其是指一种高精度导线式全断面边坡稳定监测预警系统及其监测方法，用于监控测试边坡的稳定性和实际使用状况。

背景技术

目前，国内外应用于边坡安全监控的技术和方法很多，主要有宏观地质观测法、设站观测法、仪表观测法及远程检测法等。我们通过这些方法，主要获取边坡的变形机理、地质灾害防治和治理效果的反馈，进而预测边坡工程可能发生的破坏，为防灾减灾提供依据。

我国是世界上地质灾害最严重的国家之一，随着我国社会经济的发展，公路建设逐渐由平原向山区发展，由于山区山川纵横，气候多变，自然地质条件复杂，由于自然因素和人为活动(公路建设)的影响，破坏了原有边坡的平衡条件，可能会发生崩塌、滑坡、泥石流、路基沉陷等地质灾害，继而对社会生活和人类经济发展造成较大的影响，因此，山区地质灾害的防治已成为公路建设有待解决的关键技术难题。

对边坡稳定性检测大致经历了几个阶段：宏观地质经验法，即根据人工观测地表的变化特征，地下水的异变，周围动植物的异常等来确定边坡的状况：简易观测法，即在关键裂缝处做标记、树标杆等方法来量取裂缝长度、宽度、深度的变化以及延伸方向；大地测量法，该方法是伴随着高精度的光学及光电仪器的出现而逐渐发展和成熟的；以上方法均需人工操作，因受天气、地形及人为等因素的影响，会产生一定误差，并不能实时反映边坡的稳定状况，预警效果较差。由于监测仪器的快速发展，GPS测量以及近景摄影测量也应用于边坡稳定性监测，随着电子技术及计算机技术的发展声发射方法，时域反射法，光时反射法等也正被应用于边坡坡之中；网络技术的快速发展，边坡的稳定性监测方法又在向自动化、高精度及远程无线监测系统发展。上述仪器监测方法主要为点状分布，单点的仪器费用就很高，整个监测断面需要布设多个的监测仪器，监测预警的造价就更高，一般整个监测断面的费用需要十几万至几十万。因此，寻求一种造价较低、精度较高、可靠性好的边坡实时监测预警方法是当务之急。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高精度导线式全断面边坡稳定监测预警系统及方法，实现了边坡的稳定性监控的自动化、高精度及远程无线监控系统发展。

一种高精度导线式全断面边坡稳定监测预警系统，所述系统包括数据采集箱、设置在边坡坡顶的坡顶基点固定装置，设置在边坡坡脚的坡脚基点固定装置，坡顶和坡脚之间沿坡面布设导线，导线一端固定在坡顶基点固定装置上，导线另一端通过弹性装置和预紧装置与坡脚基点固定装置连接，弹性装置和预紧装置使导线拉直并伏贴在坡面上；导线上安装有用于测量导线拉力的拉力传感器；拉力传感器通过有线或无线方式与数据采集箱进行数据传输。

优选的，数据采集箱设有太阳能供电装置及蓄电池供电相结合的供电系统、数据采集及无线网络远程传输模块，数据采集箱接收传感器的数据通过无线方式发送到监控电脑或智能手机上。

优选的，所述导线上还设有位移传感器。

优选的，所述导线在坡面转折处通过导轮架在坡面上，导线可在导轮上滑动。

更优选的，所述导线上在导轮之间位置都设有拉力传感器和位移传感器。

优选的，所述弹性装置为弹簧或弹性绳；所述预紧装置包括相适配的螺杆和螺母，螺杆一端与导线固定，另一端穿过坡脚基点固定装置的钢板后与螺母螺纹连接，并通过调节螺母进行预紧。

优选的，所述坡顶基点，坡顶基点为设置在坡顶安全区域内的固定不动点上的锚杆或混凝土小桩或立柱。

优选的，拉力传感器和位移传感器的布置方向与导线是平行的；位移传感器的测杆与安装在导线上的卡扣相连。

优选的，所述监控电脑或智能手机上装有自动分析和评估软件，若位移速率和拉力增量超过控制标准，及时报警，并发送短信到有关管理人员的手机上。

另外，本发明还提供了高精度导线式全断面边坡稳定监测预警系统进行监测预警的方法，包括如下步骤：

1)将高精度导线式全断面边坡稳定监控装置进行安装固定；

2)数据采集箱中的数据采集模块进行实时采集位移传感器和拉力传感器的监测数据，并通过无线网络传输装置将监测数据及时传输给监控中心的监控电脑或智能手机；

3)监控电脑或智能手机上装有自动分析和评估软件，对实时监控数据进行自动分析和评估，若位移速率和拉力增量超过控制标准，及时报警，并发送短信到有关管理人员的手机上。

下面对本发明做进一步阐述：