一种土质滑坡的浅层形变监测装置的制作方法

本实用新型涉及地质灾害监测领域，具体涉及一种土质滑坡的浅层形变监测装置。

背景技术：

地质灾害，是在一定的动力诱发或破坏下发生的，动力诱发可能是地球内动力、外动力或人为地质动力，根据动力成因可分为自然地质灾害和人为地质灾害，地质灾害会严重危害人类生命财产、生活环境和赖以生存与发展的资源等，因此地质灾害监测具有重要意义。

地质灾害监测经历了人工巡查、简易群测群防监测、人工专业监测、自动化信息化专业监测等过程，目前正基于自动化信息化基础逐步向智能化监测预警方向发展。滑坡专业监测内容包含位移监测、应力应变监测、诱发因素监测三大类，具体监测实施时多以位移监测为主，位移监测分为绝对位移、相对位移监测、地表位移和深部位移监测。

人工或半自动化监测存在明显的时间域空白，实时性差，夜晚、雨天等不利条件下难以实现基本的数据采集工作，采集数据可靠性受人为影响因素大，难以满足现今自动化实时监测需求。

地表位移监测手段表征的是滑坡表层或仪器设备中心的位移情况，其实质并不是滑坡的真实变形情况。地表绝对位移GNSS监测法仪器设备成本高、数据解算难度大，野外复杂环境对其观测精度影响大，为达到监测功能其建设、运行投资巨大，不利于大范围布设应用。拉线式地表裂缝监测仅能解决裂缝发育发展情况监测，难以对局部重点区域、甚至是整体稳定性判定提供足够的数据支撑，再者接触式监测设备易受周边居民生产、生活劳作的干扰，甚至破坏。

深部位移监测手段可较好的表征滑坡变形及稳定性情况，采用固定测斜仪实现自动化监测，其最大缺陷在于安装难度巨大，预先成孔技术要求高、成孔费用高、地质编录要求高，需要针对滑带、软弱夹层、岩土界面处重点布设传感器，传感基准即测斜管底部必须至滑床稳定地层，同时对传感器防护、紧固、灌孔提出较高要求，为此传感设备埋入难度大。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于：提供一种能够有效监测土质滑坡浅层形变的装置，具有浅层形变监测效率高、安装简便和集成度高等优点。

本实用新型采用了如下的技术方案：

一种土质滑坡的浅层形变监测装置，包括多组阵列式传感装置、监测采发控制装置和竖向的安装导管，安装导管和多组阵列式传感装置均设于地下浅层，监测采发控制装置设于地表上，多组阵列式传感装置和监测采发控制装置通信连接，多组阵列式传感装置竖向等距地安装在安装导管上；多组阵列式传感装置用于采集不同浅层的形变信息，并将采集的浅层形变信息传输到监测采发控制装置；监测采发控制装置对采集的浅层形变信息进行处理，监测采发控制装置能够和远程服务器通信。

进一步地，该监测装置还包括安装板和防护罩，防护罩固定安装在安装板上表面，监测采发控制装置安装在防护罩内，安装导管安装在安装板底面。

进一步地，所述监测采发控制装置包括供电装置和数据传输装置，供电装置包括相互连接的蓄电池和半柔性光伏太阳能板，蓄电池安装在安装板上表面，数据传输装置安装在蓄电池顶部，半柔性光伏太阳能板贴敷于保护罩顶部外侧。

进一步地，该监测装置还包括天线，天线固定安装在防护罩顶部，天线和数据传输装置通信连接。

进一步地，多组阵列式传感装置均通过电缆和监测采发控制装置连接，电缆安装在安装导管内，电缆包括供电电缆和通信电缆；多组阵列式传感装置均通过供电电缆和蓄电池连接，多组阵列式传感装置均通过通信电缆和数据传输装置连接。

进一步地，该监测装置还包括防雷装置，防雷装置包括感应雷防护器和直击雷防护器，感应雷防护器安装在数据传输装置的主板上，直击雷防护器安装在防护罩顶部。

进一步地，该监测装置还包括导轨钢筋，导轨钢筋安装在安装导管内，导轨钢筋顶端通过紧固螺帽固定在安装导管上，导轨钢筋底端安装有紧固环，多组阵列式传感装置竖向等距地安装在导轨钢筋上。

进一步地，每组阵列式传感装置均包括三个倾角传感器，三个倾角传感器在水平面等距布置。

进一步地，所述安装导管的底端为锥形管头。

相比于现有技术，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型提供的监测装置中，安装导管竖向埋入地下浅土层内，将多组阵列式传感装置竖向等距地安装在安装导管上，不同组的传感器用于检测不同土层的浅层形变信息，再将采集的多组浅层形变信息传输到监测采发控制装置，检测数据可靠，检测精度高。

2、本实用新型提供的监测装置中，安装导管的底端设为锥形管头，安装导管能简便快速地埋入浅土层。多组阵列式传感装置、电缆等均安装在安装导管内，安装简便，零部件安装集成度高。

3、本实用新型提供的监测装置中，供电装置采用光伏太阳能+蓄电池联合供电方式，半柔性光伏太阳能板能够将太阳能转换为电能，为蓄电池充电。使得该装置时刻保持电力充足，无需定期更换电池，该监测装置的应用范围广。

4、本实用新型提供的监测装置中，设有双重防雷装置，感应雷防护器安装在数据传输装置的主板上，直击雷防护器安装在防护罩顶部，可以防止雷击，提高户外使用的安全性能。

附图说明

图1为本实用新型实施例中监测装置的结构示意图；

图2为图1中A部分的放大图；

图3为图1中B部分的放大图；

图4为本实用新型实施例中竖向导管的剖面视图。

附图标记：

1、安装导管；2、阵列式传感装置；3、导轨钢筋；4、紧固螺帽；5、紧固环；6、安装板；7、防护罩；8、安装耳；9、电缆；10、蓄电池；11、数据传输装置；12、天线；13、锥形管头。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

实施例：

参照图1～图4，一种土质滑坡的浅层形变监测装置，包括多组阵列式传感装置2、监测采发控制装置和竖向的安装导管1，还包括导轨钢筋3、紧固螺帽4、紧固环5、安装板6、防护罩7、安装耳8、电缆9、蓄电池10、数据传输装置11和天线12。

本实施例中，安装导管沿竖向埋入浅土层中，安装导管顶部与地面平齐，安装导管顶端通过安装耳安装在安装板底面。导轨钢筋安装在安装导管内，导轨钢筋顶端通过紧固螺帽固定在安装导管上，导轨钢筋底端安装有紧固环，具体实施时，导轨钢筋设有多根，紧固环可以防止导轨钢筋自由活动。多组阵列式传感装置竖向等距地安装在导轨钢筋上，每组阵列式传感装置均包括三个倾角传感器，三个倾角传感器在水平面等距布置。电缆安装在安装导管内，电缆包括供电电缆和通信电缆。

上述监测装置中，多组阵列式传感装置根据既定监测方案采集不同浅层的形变信息，并将采集的浅层形变信息传输到监测采发控制装置，浅土层中各层位均可获得该层级形变数据，检测数据可靠，检测精度高。监测采发控制装置对采集的浅层形变信息进行处理，监测采发控制装置能够通过远程无线传输方式将采集信息发送到指定服务器。

本实施例中，安装板设于地表，防护罩固定安装在安装板上表面，蓄电池也安装在安装板上表面且设有防护罩内，数据传输装置通过螺钉固定安装在蓄电池顶部，半柔性光伏太阳能板贴敷于保护罩顶部外侧。多组阵列式传感装置通过通信电缆和数据传输装置连接，多组阵列式传感装置通过供电电缆和供电装置连接。天线固定安装在防护罩顶部，天线和数据传输装置通信连接。

上述监测装置中，供电装置采用光伏太阳能+蓄电池联合供电方式，半柔性光伏太阳能板能够将太阳能转换为电能，为蓄电池充电。使得该装置时刻保持电力充足，无需定期更换电池，该监测装置的应用范围广。

本实施例中，还设有防雷装置，防雷装置包括感应雷防护器和直击雷防护器，感应雷防护器安装在数据传输装置的主板上，直击雷防护器安装在防护罩顶部。通过双重防雷装置，可以防止雷击，提高户外使用的安全性能。

具体实施时，参照图4，导管钢筋设有三根，三根导管钢筋竖向均匀地安装在安装导管内。安装导管的底端为锥形管头13，安装导管能简便快速地埋入浅土层。安装导管长1250mm，竖向导管直径50mm，锥形管头高50mm。天线也可以吸附在防护罩顶部。

采集的浅层形变数据的分析原理：采用三倍中误差的粗差剔除方式，通过预先测定好的倾角传感器中误差，对同组超过三倍中误差的倾角传感器进行剔除处理，对同组剩余正常数据进行平均处理，这种模式可将传感器的精度提高至P/√n，其中，P表示单个倾角传感器精度，n表示该组可用传感器数据数量，同时可靠性提高4倍。

监测数据依据现场土质滑坡环境分别有两种分析方式：

第一种：若土质浅层滑坡滑动面高于竖向导管底部，利用最底部一组传感器作为基准参考，各层位水平位移变化量的表达式为：

Δsi＝tan(Δαi-Δαi)*dh*(i-1)

其中，dh表示各层位传感器间距已知，Δαi表示各层位传感器综合变化角度。

第二种：若土质浅层滑坡滑动面低于安装导管底部，此时竖向导管整体均在滑坡体中，底部作为参考点已不适合。因此采用相邻层位相对位移或变化角度表示，各层位间相对位移的表达式为：

Δli＝tan(Δαi-Δαi-1)*dh

各层位间相对角度的表达式为：

Δai＝Δαi-Δαi-1

其中，dh表示各层位传感器间距已知，Δαi表示各层位传感器综合变化角度。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的保护范围当中。