一种自动监测边坡土体应力应变装置制造方法
【专利摘要】本实用新型属于地质监测【技术领域】，具体涉及一种自动监测边坡土体应力应变装置,包括感应设备，该感应设备的一端连接有数据采集设备，其另一端为密封端；该感应设备包括柔性管体，该柔性管体的外壁上设有电阻应变片；所述数据采集设备包括壳体，该壳体内设有数据采集器、电源和信号输出装置，该数据采集器与信号输出装置连接；所述电阻应变片与所述数据采集器连接。本实用新型采用了电阻应变片，其体积小、易于测量、可实现多点监测；本实用新型设有测力计，可以直接测得应力大小，与电阻应变片的监测到的应变值通过计算得到的应力值进行对比，确保监测数据的准确性。
【专利说明】一种自动监测边坡土体应力应变装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于地质监测【技术领域】，具体涉及一种自动监测边坡土体应力应变装置。
【背景技术】
[0002]目前，监测物体应力应变的仪器主要有电阻式应变片、振(钢)弦式应变计、差动电阻式应变计等，其中电阻应变片灵敏度和准确度较高，数据稳定可靠，体积小易于粘贴，便于多点测量且能远距离传输，测试技术简单可用于动态测量，但只能测量构件表面应变，难于显示内部应变；振弦式应变计稳定性好，抗外界电磁干扰能力强，没有防水要求，但体积较大，一般用于单点测量且长期稳定性差；差动电阻式应变计可以测量物体内部和表面的应变，但需做好防水防潮，体积较大一般用于大型结构物中的应力应变测试。目前，还没有一种可以实现多点监测，同时测得不同深度处的应力应变的装置。
实用新型内容
[0003]本实用新型针对现有技术的不足，提供一种可以实现多点监测，同时可以测得不同深度处的应力应变，且不受温度的影响，抗外界电磁干扰能力强，结构简单，监测数据可靠稳定的自动监测边坡土体应力应变装置。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:
[0005]一种自动监测边坡土体应力应变装置，包括感应设备，该感应设备的一端连接有数据采集设备，其另一端为密封端；该感应设备包括柔性管体，该柔性管体的外壁上设有电阻应变片；所述数据采集设备包括壳体，该壳体内设有数据采集器、电源和信号输出装置，该数据采集器与信号输出装置连接；所述电阻应变片与所述数据采集器连接。
[0006]进一步地，所述柔性管体内安装有测力计，该测力计的两端固接在所述柔性管体的内壁上，该测力计与所述数据采集器连接。
[0007]进一步地，所述柔性管体的外壁上安装有温度补偿片，该温度补偿片安装在所述电阻应变片的一侧并与所述数据采集器连接。
[0008]进一步地，所述信号输出装置包括信号无线发射器和信号输出电缆，该信号无线发射器和信号输出电缆均与所述数据采集器连接。
[0009]进一步地，所述柔性管体的外层设有抗电磁干扰层，该抗电磁干扰层由抗电磁干扰材料组成。
[0010]进一步地，所述抗电磁干扰层的外层设有绝缘隔热层，该绝缘隔热层由低导热绝缘材料组成。
[0011]进一步地，所述绝缘隔热层的外层设有保护套，该保护套由韧性好且耐磨的材料组成。
[0012]进一步地，所述感应设备与数据采集设备螺纹连接。
[0013]进一步地，所述感应设备的密封端设有密封盖，该密封盖与感应设备螺纹连接。
[0014]进一步地，所述感应设备的柔性管体的一端设有内螺纹，另一端设有与该内螺纹相适配的外螺纹。
[0015]本实用新型的有益效果是:
[0016]本实用新型采用了电阻应变片，其体积小、易于测量、可实现多点监测；本实用新型设有测力计，可以直接测得应力大小，与电阻应变片的监测到的应变值通过计算得到的应力值进行对比，确保监测数据的准确性；本实用新型设有温度补偿片、并在柔性管体外层分别增加了抗电磁干扰层和低导热绝缘层以保证本实用新型监测数据的稳定可靠，同时在最外层设置了保护套，可以保证感应设备的长期使用性；本实用新型的感应设备的两端均采用螺纹连接方式与数据采集设备和密封盖连接，当感应设备损坏时，可以只更换感应设备，而数据采集设备和密封盖可以多次重复利用，减少成本，节约资源；本实用新型可以根据测量不同的深度串联多个感应设备，监测不同深度处的应力应变。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的结构示意图。
[0018]图2为本实用新型的内部结构示意图。
[0019]图3为图2的A-A剖视图。
[0020]图4为图2的B-B剖视图。
[0021]图中:1.密封端 2.感应设备 3.数据采集设备 11.密封盖21.柔性管体 22.保护套 23.低导热绝缘层 24.抗电磁干扰层 25.导线26.测力计 27.电阻应变片 28.温度补偿片 31.信号输出电缆 32.数据采集器 33.信号无线发射器 34.电源 35.壳体。
【具体实施方式】
[0022]如图所示，本实用新型包括感应设备2，该感应设备2的上端连接有数据采集设备3，其下端为密封端I。所述感应设备2包括柔性管体21，该柔性管体21的外壁上从上至下均布有电阻应变片27，且每个所述电阻应变片27 —侧的柔性管体21上设有温度补偿片28 ;所述柔性管体21内安装有测力计26且测力计26的安装在所述温度补偿片28相对应的柔性管体21的内壁上，该测力计26的两端固接在所述柔性管体21的内壁上，即该测力计26两端的测力杆固定连接在所述柔性管体21的内壁上，所述测力计为电子测力计。所述数据采集设备3包括壳体35，该壳体35内设有数据采集器32、电源34和信号输出装置，该信号输出装置包括信号无线发射器33和信号输出电缆31 ;所述数据采集器32和信号无线发射器均与电源34连接，数据采集器32连接有信号输出电缆31和信号无线发射器33，该信号无线发射器33延伸出所述壳体35外，通过信号输出电缆31或信号无线发射器33将监测数据传输到数据处理中心。所述电阻应变片27和温度补偿片28的导线分别穿过在柔性管体21的管壁上开设的小孔穿入到柔性管体内后与数据采集器32连接，所述测力计26通过导线与数据采集器32连接。
[0023]所述柔性管体21的外层设有抗电磁干扰层24，该抗电磁干扰层24将柔性管体21及设置在柔性管体外壁上的电阻应变片27和温度补偿片28包覆在抗电磁干扰层24下；该抗电磁干扰层24的外层设有绝缘隔热层23，绝缘隔热层23的外层设有保护套22。
[0024]所述感应设备2的密封端I设有密封盖11，该密封盖11与所述柔性管体21的下端螺纹连接；所示壳体35与柔性管体21的上端螺纹连接；该柔性管体21的上端设有内螺纹，其下端设有与该内螺纹相适配的外螺纹；所述密封盖11上设有与所述柔性管体21上的外螺纹相适配的内螺纹，所述壳体35上设有与所述柔性管体21上的内螺纹相适配的外螺纹。可以根据具体的监测深度将多个柔性管体21通过螺纹配合连接在一起，并将柔性管体上的电阻应变片27、温度补偿片28和测力计26分别通过导线与数据采集器32连接。
[0025]所述抗电磁干扰层由抗电磁干扰材料组成，一般采用高聚物材料如聚乙炔等，且混杂有超细粉末状铁氧颗粒。所述绝缘隔热层由低导热绝缘材料组成，一般采用新型隔热绝缘材料MBP泡沫材料。所述保护套由韧性较好且耐磨的材料组成，一般采用聚氯乙烯(PVC)材料或酚醛材料。
[0026]数据采集器一般采用英国Schlumberger IMP3595系列的数据采集器。所述柔性管体一般是基于柔性聚氯乙烯塑胶管体，外围叠加薄层高聚物层和MBP材料层，构成的空心管体。
[0027]本实用新型在使用时，先要进行组装，根据具体环境和监测边坡土体的深度将多个感应设备通过螺纹配合连接起来，并将所有感应设备上的电阻应变片、温度补偿片和测力计分别通过导线与数据采集器连接，然后将数据采集设备安装在感应设备的顶端，在感应设备的底端通过密封盖将其底部密封。组装好后将本实用新型缓慢置入边坡土体预先打好的钻空中，刚好使顶部数据采集端露于地面以上，然后在感应设备周围回填土颗粒使感应设备与周围土体紧密接触。通电后电阻应变片、测力计开始进行实时自动监测，并将数据及时传输到数据采集器并通过信号输出电缆或信号无线发射器发送至数据处理中心。当边坡土体开始失稳时，产生初始蠕动变形，土颗粒间产生挤压、摩擦等相互作用，致使感应设备的柔性管体受力后发生变形，而柔性管体微小的变形都会被电阻应变片监测到，同时由测力计监测柔性管体的受力情况。应力应变监测曲线开始出现异常波动现象，初始蠕动变形结束后进入等速蠕变阶段，应力应变的变化逐渐均匀增大，从不同深度测点的变化趋势就可以初步判定出失稳边坡的规模大小，主要基于土体失稳部分较为明显的应力应变值的变化，也可以初步判定出滑动面的位置。随着变形的累计，边坡土体开始进入加速蠕变阶段,应力应变随时间的变化曲线开始急剧上升,应力应变值大幅度增加直至边坡失稳破坏，形成滑坡灾害。
[0028]其中应力的变化由测力计测得，测力计则既可以监测压应力，也可以监测拉应力，监测结果以电信号的方式传输；当柔性管体受力后，内腔会沿着相互垂直的两个方向伸张或收缩，测力计可测得正值(拉应力)或负值(压应力)，然后经过计算值校准得到，计算值主要是根据所述电阻应变片所测的应变值，用广义胡克定律计算得到。所以本实用新型能够同时监测到应力和应变的变化。
[0029]本实用新型的柔性管体上每隔一定间距布有电阻应变片和测力计，可以进行多点监测，且多节柔性管体可以相互连接，实现了边坡土体不同深度处的应力应变的同步监测以及对边坡失稳过程进行实时跟踪监测。从而可以确定出失稳边坡的规模大小，危害情况坐寸ο
[0030]本实用新型的数据采集设备可以对监测到的数据进行自动实时传输，无需工作人员操作，可以自动监测边坡土体应力应变。此外，本实用新型的柔性管体的外层设有抗电磁干扰层和低导热绝缘层，加之内部的温度补偿片，保证了监测数据的可靠性与稳定性。对于数据传输方式有两种选择，如果距离监测点位置较近，可以用信号输出电缆传输，成本相对较低，且传送数据可靠稳定。如果需要远距离传输如偏远山区公路边坡稳定性监测等，则应用信号无线发射器传输，对监测信号通过卫星传输至数据处理中心。
[0031]当边坡土体发生明显滑动并产生较大位移时，本实用新型的柔性管体将被撕裂破坏，内部导线也随即被拉断脱落。一次边坡的稳定性监测过程即告结束。然而，本实用新型的主要成本集中于数据采集设备，但是在监测过程中数据采集设备一直出露于地表，未经土体挤压破坏的过程，边坡失稳后可以继续回收利用，从而节约成本。
【权利要求】
1.一种自动监测边坡土体应力应变装置，其特征在于:包括感应设备，该感应设备的一端连接有数据采集设备，其另一端为密封端；该感应设备包括柔性管体，该柔性管体的外壁上设有电阻应变片；所述数据采集设备包括壳体，该壳体内设有数据采集器、电源和信号输出装置，该数据采集器与信号输出装置连接；所述电阻应变片与所述数据采集器连接。
2.根据权利要求1所述的一种自动监测边坡土体应力应变装置，其特征在于:所述柔性管体内安装有测力计，该测力计的两端固接在所述柔性管体的内壁上，该测力计与所述数据采集器连接。
3.根据权利要求1所述的一种自动监测边坡土体应力应变装置，其特征在于:所述柔性管体的外壁上安装有温度补偿片，该温度补偿片安装在所述电阻应变片的一侧并与所述数据采集器连接。
4.根据权利要求1所述的一种自动监测边坡土体应力应变装置，其特征在于:所述信号输出装置包括信号无线发射器和信号输出电缆，该信号无线发射器和信号输出电缆均与所述数据采集器连接。
5.根据权利要求1所述的一种自动监测边坡土体应力应变装置，其特征在于:所述柔性管体的外层设有抗电磁干扰层，该抗电磁干扰层由抗电磁干扰材料组成。
6.根据权利要求5所述的一种自动监测边坡土体应力应变装置，其特征在于:所述抗电磁干扰层的外层设有绝缘隔热层，该绝缘隔热层由低导热绝缘材料组成。
7.根据权利要求6所述的一种自动监测边坡土体应力应变装置，其特征在于:所述绝缘隔热层的外层设有保护套，该保护套由韧性好且耐磨的材料组成。
8.根据权利要求1所述的一种自动监测边坡土体应力应变装置，其特征在于:所述感应设备与数据采集设备螺纹连接。
9.根据权利要求1所述的一种自动监测边坡土体应力应变装置，其特征在于:所述感应设备的密封端设有密封盖，该密封盖与感应设备螺纹连接。
10.根据权利要求8或9所述的一种自动监测边坡土体应力应变装置，其特征在于:所述感应设备的柔性管体的一端设有内螺纹，另一端设有与该内螺纹相适配的外螺纹。
【文档编号】G01D3/036GK204085568SQ201420525217
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】吴万炯, 周建基, 蒋魁 申请人:甘肃岩之韵工程勘察设计有限公司