[发明专利]基于声源定位的滑坡深部位移实时监测系统及方法

说明书

本发明提供了基于声源定位的滑坡深部位移实时监测系统及方法，它包括用于产生超声波的超声波发生装置，所述超声波发生装置与用于接收并检测超声波信号的超声波接收装置相配合，所述超声波接收装置通过数据传输模块与数据处理模块相连；所述超声波接收装置设置在较为稳定区域的地表以下；所述超声波发生装置设置在需要监测的易滑坡区域的地表以下。该装置能实现滑坡滑动全过程的正常采集，准确计算滑坡临滑的阶段的深部位移变化趋势，对滑坡滑动方向，滑动时间预测具有指导意义。

技术领域

本发明涉及了基于声源定位的滑坡深部位移实时监测系统及方法，尤其涉及一种能在监测点位上，满足大变形监测需求，并且可回收利用的实时监测系统。

背景技术

滑坡是全球范围内的主要地质灾害之一，往往造成人员伤亡、道路掩埋、房屋损毁，严重威胁生命财产安全。监测预警作为地质灾害风险减缓的重要措施之一，正越来越受到人们的重视。滑坡的发生发展演化过程，伴随着大量宏观可测物理信息的改变，如地表位移、深部位移、地表倾角、岩土体压力、声发射等。在众多可测物理量中，地表位移及深部位移因其能直接反映滑坡体的当前状态，其变形趋势又与滑坡体所处阶段存在良好的映射关系，且位移量施测相对简单方便，因而工程界普遍利用位移监测对滑坡体的安全状况进行合理评价。

位移量施测按照测量参数的性质来分，大致可分为地表变形测量法、深部变形监测法两大类。其中深部变形测量方法以测量滑坡岩土体与基岩间的位移量为主要测量目标，目前有主流测量方法—测斜仪监测法和新型测量方法—时域反射(TDR)监测方法两种。测斜仪监测法是利用倾斜仪每隔一定时间逐段测量钻孔的斜率，以获得岩土水平位移及其随时间变化的原位测量方法。测量探头为数字伺服加速度计式，其原理是根据摆锤受重力影响，通过测取加速度计的敏感轴与铅垂线夹角来测定钻孔的斜率。该方法是目前观测岩土内部水平位移的主要手段。时域反射(TDR)监测技术是一种电子测量技术。首先，向埋入检测孔内的同轴电缆发射脉冲信号，当电缆在孔中发生变形时，就会产生反射波信号，通过对反射信号的分析及处理，即可确定电缆发生形变的程度和位置，从而达到对滑坡监测的目的。该方法具有监测成本低、监测时间短、可远程访问、数据提供便捷、安全性高等优点，是当前在滑坡监测领域中受到广泛关注的方法。

上述两种深部变形测量法的缺点：

1.难以实现滑坡邻滑阶段大位移的监测：测斜仪监测法倾斜仪无法进入大变形的测量钻孔；电缆变形能力有限，大变形阶段可能已经损坏；

2.不能实现数据在恶劣天气(雷电、暴雨、水浸、冰冻等)下的采集，此时存在人身安全和设备安全问题；

3.采集装置的安装施工工艺较为复杂；

4.采集成本高，花费大。

故不能实现滑坡滑动全过程的监测，特别是临滑的阶段，而该阶段的监测预警任务尤其重要，且不能实现高可靠性、实时无间断、低功耗、低成本采集。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供基于声源定位的滑坡深部位移实时监测系统及方法，该装置能实现滑坡滑动全过程的正常采集，准确计算滑坡临滑的阶段的深部位移变化趋势，对滑坡滑动方向，滑动时间预测具有指导意义。该装置能使采集数据便捷地发送远端PC，同时，该装置数据采集与传输的电气部分所需要功耗小，且可通过太阳能电池板及蓄电池持续供应，再者，该装置结构简单、可靠性高，且易于实现。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：基于声源定位的滑坡深部位移实时监测系统，它包括用于产生超声波的超声波发生装置，所述超声波发生装置与用于接收并检测超声波信号的超声波接收装置相配合，所述超声波接收装置通过数据传输模块与数据处理模块相连；所述超声波接收装置设置在较为稳定区域的地表以下；所述超声波发生装置设置在需要监测的易滑坡区域的地表以下。