一种具有自动支护功能的可预警边坡防护结构

1.本发明涉及道路工程技术领域，尤其是涉及一种具有自动支护功能的可预警边坡防护结构。


背景技术：

2.近年来，各地高速公路、铁路的大量建设，产生的高陡边坡尤其难以治理。由于道路要求设计的车速较高，故对于道路的线形标准要求也相应较高，继而出现“高填高挖”路基，即出现高填方边坡和高挖方边坡。高边坡治理一直是道路工程的“老大难”问题，若没有及时治理边坡，随着道路投入运行，特别是经过一两个雨季，边坡开始产生滑动，而且一滑再滑，不易处理，且治理费用极高。因此，提供一种能对边坡失稳及时预警并自动临时支护的防护结构是很有必要的。


技术实现要素：

3.为克服现有技术缺点，本发明目的在于提供一种具有自动支护功能的可预警边坡防护结构，以解决上述背景技术中提到的问题。
4.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
5.一种具有自动支护功能的可预警边坡防护结构，包括坡面支撑板和坡顶固定板，所述坡面支撑板设置在边坡的坡面上，坡面支撑板与边坡坡面相接触的端面上设有固定钉，坡面支撑板通过所述固定钉保持位置；所述坡顶固定板设置在边坡的坡顶上，坡顶固定板通过下方设置的就地钻孔桩插入地面，所述坡面支撑板上设有用于检测坡面的土压力的压力传感器，所述坡顶固定板的下方设有自动拉伸杆，自动拉伸杆的一端与坡面支撑板连接，所述压力传感器与自动拉伸杆电连接；当压力传感器检测到边坡失稳的异常信号时，所述自动拉伸杆自动伸长以支撑坡面支撑板。
6.优选地，所述坡顶固定板上还设置了警报器和用于供电的电池，所述压力传感器与警报器电连接。
7.优选地，所述自动拉伸杆包括多段支撑杆和多段伸缩部，所述支撑杆之间通过伸缩部连接，所述伸缩部是电控伸缩杆且与压力传感器电连接。
8.更优选地，所述支撑杆的直径大于伸缩部，伸缩部上套设有第一弹簧，所述第一弹簧的两端固定在两侧的支撑杆上。
9.优选地，所述自动拉伸杆与坡面支撑板通过弹簧连接座连接；所述弹簧连接座包括支撑台座、主圆杆和第二弹簧，所述支撑台座包括竖直支撑台座和斜向支撑台座，斜向支撑台座与坡面支撑板接触，所述斜向支撑台座和竖直支撑台座之间所成角度与坡面支撑板和水平面之间的角度相同；所述主圆杆套设有第二弹簧，所述第二弹簧在不受外力作用时的两端分别接触竖直支撑台座和斜向支撑台座。
10.更优选地，所述竖直支撑台座和斜向支撑台座之间还设有多根用于增强支撑力的副圆杆，所述副圆杆环形阵列在主圆杆外。
11.优选地，还包括坡顶水槽和坡脚水槽；所述坡顶水槽设置在坡顶与坡面的交界处，坡顶水槽与坡顶固定板相连接；所述坡脚水槽设置在边坡与路面的交界处。
12.优选地，所述坡面支撑板上设置有用于引流雨水的凹槽。多条凹槽之间平行设置。
13.优选地，所述坡面支撑板上还设有用于检测坡顶固定板和坡面支撑板结构的电磁超声波检测台座，所述电磁超声波检测台座包括马蹄磁铁、高频回折型线圈和钢板，所述马蹄磁铁的两极与钢板的上端面接触，所述高频回折型线圈放置在钢板上且位于马蹄磁铁两极之间。
14.更优选地，所述压力传感器包括壳体、绝缘件、压电元件和膜片；所述压电元件设于壳体中，所述压电元件夹在两个膜片之间且上下表面均紧贴膜片；所述压电元件的上部通过信号线连接引出端子，引出端子从壳体伸出且通过绝缘件固定在壳体上。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
16.本发明提供了一种可预警并自动支护的边坡防护结构，在检测到坡面土压力异常时装置会发出警报，且会有临时支撑出现，防止工作人员还未检测加固就发生坍塌。电磁超声波检测设备通过超声波与试件相互作用，就反射、透射和散射的波进行研究，对坡顶固定板和坡面支撑板进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，及时发现此结构的缺陷和损耗。同时，还配备了坡顶水槽和坡脚水槽，防止边坡遭到雨水的侵蚀。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明的整体结构示意图。
19.图2为本发明的坡面支撑板的构造图。
20.图3为本发明的弹簧连接座的剖视图。
21.图4为本发明的弹簧连接座的侧视图。
22.图5为本发明的电磁超声波检测台座的侧视图。
23.图6为本发明的电磁超声波检测台座的正视图。
24.图7为本发明的压力传感器的结构图。
25.图8为本发明的自动拉伸杆的结构图。
26.图中，各附图标记为：
27.1-坡面支撑板；101-凹槽；102-固定钉孔；103-自动拉伸杆孔；2-坡顶固定板；3-边坡；4-路面；5-坡顶水槽；6-坡脚水槽；7-自动拉伸杆；701-支撑杆；702-第一弹簧；703-伸缩部；8-就地钻孔桩；9-固定钉；10-压力传感器；1001-壳体；1002-绝缘件；1003-压电元件；1004-膜片；11-电磁超声波检测台座；111-马蹄磁铁；112-高频回折型线圈；113-钢板；114-静磁场；115-交变电磁场；12-弹簧连接座；121-支撑台座；122-主圆杆；123-副圆杆；124-第二弹簧；13-警报器；14-电池。
具体实施方式
28.为了更清楚地说明本发明，下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，可以是可拆卸连接，也可以是一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.实施例：
31.如图1-8所示的一种可预警并自动支护的边坡防护结构，包括坡面支撑板1和坡顶固定板2。坡面支撑板1设置在边坡3的坡面上，用于抵抗坡面的土压力；坡面支撑板1与边坡坡面相接触的端面上设有固定钉9，坡面支撑板1通过固定钉9保持位置。坡顶固定板2设置在边坡3的坡顶上，坡顶固定板2通过下方设置的就地钻孔桩8插入地面，可以增加开挖引起的滑移面抗剪切力，通过抗侧来限制土壤变形。
32.本实施例提供的边坡防护结构集成了预警和自动支护的功能。坡面支撑板1上设有用于检测坡面的土压力的压力传感器10，与压力传感器10电连接的自动拉伸杆7布置在坡顶固定板2的下方，且一端与坡面支撑板1连接，在边坡突然失稳时自动拉伸杆7可以自动拉伸，作为临时支撑。
33.坡顶固定板2上还设置了警报器13和用于供电的电池14，警报器13与压力传感器10电连接，电池14也可以用于给压力传感器10供电。坡面支撑板1的压力传感器10检测到土体压力异常时，警报器13就会示警，使工作人员及时察觉到危险。
34.压力传感器10采用压电式传感器，包括壳体1001、绝缘件1002、压电元件1003和膜片1004。如图7，压电元件1003设于壳体1001中，压电元件1003夹在两个膜片1004之间且上下表面均紧贴膜片1004。压电元件1003的上部通过信号线连接引出端子，引出端子从壳体1001伸出且通过绝缘件1002固定在壳体1001上。如果检测到土压力异常，首先警报器13会报警提醒工人，同时自动拉伸杆7自动拉伸，用作临时支撑抵抗边坡的突然失稳。
35.自动拉伸杆7包括多段支撑杆701和多段伸缩部703，两段支撑杆701之间通过伸缩部703连接，伸缩部703是一种电控伸缩杆且与压力传感器10电连接。为了防止瞬时冲击力损伤伸缩部703，支撑杆701的直径大于伸缩部703，以使伸缩部703外能够套设第一弹簧702，第一弹簧的两端固定在两侧的支撑杆701上。
36.自动拉伸杆7与坡面支撑板1通过弹簧连接座12连接。弹簧连接座12是可压缩的支撑结构，包括支撑台座121、主圆杆122、副圆杆123和第二弹簧124。支撑台座121包括竖直支撑台座和斜向支撑台座，斜向支撑台座与坡面支撑板1接触，斜向支撑台座和竖直支撑台座之间所成角度与坡面支撑板和水平面之间的角度相同。主圆杆122设于竖直支撑台座和斜向支撑台座之间且与竖直支撑台座垂直，并且主圆杆122的外部套设有第二弹簧124，第二
弹簧124在不受外力作用时的两端分别接触竖直支撑台座和斜向支撑台座。为了增强弹簧连接座12的抗冲击力，竖直支撑台座和斜向支撑台座之间还设有多根副圆杆123，副圆杆123环形阵列在主圆杆122外，斜向支撑台座上开设有通孔，以使斜向支撑台座受力时，能在主圆杆122和副圆杆123上发生位移。
37.本实施例中设有两根自动拉伸杆7，坡面支撑板1上开设有固定钉孔102和自动拉伸杆孔103，具体布置参考图2。
38.坡面支撑板1上还设有电磁超声波检测台座11，电磁超声波检测台座11包括马蹄磁铁111、高频回折型线圈112和钢板113，具体可以参考图5和6，马蹄磁铁111的两极与钢板113的上端面接触，高频回折型线圈112放置在钢板113上且位于马蹄磁铁111两极之间。在高频回折型线圈112未通电时，电磁超声波检测台座11只存在由马蹄磁铁111生成的磁场，即静磁场，当高频回折型线圈112通过交流电时，磁场包括静磁场114和由于交变电磁场115，当高频回折型线圈112通以高频激励电流时就会在钢板113表面形成感应涡流，感应涡流在外加磁场的作用下会受到洛伦兹力的作用产生电磁超声。
39.电磁超声波检测台座11通过超声波与试件(钢板113)相互作用，就反射、透射和散射的波进行处理，对坡顶固定板2和坡面支撑板1进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，及时发现此结构的缺陷和损耗。
40.为了更好地降水排出，本实施例的边坡防护结构设有坡顶水槽5和坡脚水槽6。坡顶固定板2与坡顶水槽5相连接，坡顶水槽5设置在坡顶与坡面的交界处，用于坡顶的排水。坡面支撑板1设置有凹槽101，多条凹槽101平行设置，方便雨水沿着边坡流向坡脚水槽6。坡脚水槽6设置在边坡3与路面4的交界处，用于坡面雨水的收集和排放，防止边坡3被雨水侵蚀。
41.显然，本发明的上述实施例仅仅是为更清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方法予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。