组合式锚杆电极的土坡滑动面探测系统及施工和使用方法

1.本发明涉及土坡滑动面勘探技术领域，具体涉及组合式锚杆电极的土坡滑动面探测系统及施工和使用方法。


背景技术：

2.在众多的自然灾害中，滑坡灾害占有一定的比重，工程地质、水文地质和环境地质等环境问题错综复杂的影响滑坡现象的发生，而滑动面的确定是滑坡勘察的关键环节，同时也是地质勘探工程比较棘手的问题，相关研究表明滑动面处的电阻数据存在比较明显的异常波动，并呈现总体下降的趋势，因此，虽然电阻率法在揭示滑坡失稳的地电特征及过程机制、确定滑坡前兆信息等方面应用较多，但其并不能准确确定其滑动面位置，只限于在滑坡周界布置，很难揭露主滑面。
3.综合来看，现有技术只能大致圈定滑坡体的范围，无法针对边坡土体不同位置不同深度滑动面进行定位定点探测，并准确确定主滑面位置。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明的目的是提供一种能够精确定位定点勘探土质边坡不同深度滑动面地电特性，掌握到最危险滑动面位置的组合式锚杆电极的土坡滑动面探测系统及施工和使用方法。
5.技术方案：本发明的组合式锚杆电极的土坡滑动面探测系统，包括设置在土坡上的组合式锚杆阵、电阻测试数据处理器和电路信号控制切换器，组合式锚杆阵上单方向等间距设有若干根锚杆；
6.锚杆包括主锚杆体，主锚杆体上由上至下依次设有信号箱、螺母、止浆塞、密封塞、电极弹射器、导线以及固定套筒，信号箱内置有信号处理器、太阳能供电电源、电测传感器、电源开关和电极切换器，电极弹射器包括呈向内凹陷的伞状的铜制电极，铜制电极的内端和外端分别设有外紧固套和内紧固套，外紧固套连接有高压缩弹簧，高压缩弹簧与主锚杆体相连接，电极弹射器在内端嵌入到固定套筒内并通过导线与信号箱相连接。
7.优选的，组合式锚杆阵上单方向设置的锚杆的数量大于等于四个。
8.优选的，信号箱通过亚克力玻璃材料制成，固定套筒为绝缘材质。
9.优选的，电极弹射器呈左右对称布置，并根据土体深度等间距设有多个。
10.优选的，铜制电极的外端刻有尖齿。
11.优选的，铜制电极与灌浆液体相接触的外表面以及高压缩弹簧的表面上均涂有绝缘胶。
12.优选的，电路信号控制切换器发送指令至其中两个锚杆的信号箱，并通过信号处理器控制点击切换器接通相对应的电极弹射器进行正负极的切换，电测传感器传送电测信号至电阻测试数据处理器。
13.优选的，电路信号控制切换器通过无线电信号与组合式锚杆阵相连接，并依次发
送指令至组合式锚杆阵的x方向和y方向上的一对相邻或相隔的锚杆，并将测得的x方向和y方向的电阻分别进行编号。
14.根据上述的组合式锚杆电极的土坡滑动面探测系统的施工方法，包括以下步骤：
15.(1)在组合式锚杆阵上按单方向等间距排列钻设并清理锚孔；
16.(2)将信号箱、电极弹射器以及被约束在卡套内的锚杆依次插入到锚孔中，随后将卡套拔出，卡套的内部涂有一层润滑油；
17.(3)待电极弹射器内置的铜制电极在高压缩弹簧的作用下弹射扎入土体后，对锚孔进行灌浆；
18.(4)在锚杆的尾部塞入止浆塞并拧紧螺母，随后扯出预先内嵌于主锚杆体外壁的导线连接信号箱。
19.根据上述的组合式锚杆电极的土坡滑动面探测系统的使用方法，包括以下步骤：
20.(1)选定探测区域，按单方向等间距的原则布置组合式锚杆阵，检查每根锚杆顶端的信号箱能够正常工作；
21.(2)在选定探测滑坡的上部布设好电阻测试数据处理器及电路信号控制切换器；
22.(3)启动电路信号控制切换器，使其分别发送指令至x方向其中两个锚杆的信号箱，通过信号处理器控制电极切换器接通滑坡该深度土体处所接触对应的电极弹射器，并根据需要进行正负极切换，经过电测传感器传送电测信号至电阻测试数据处理器；
23.(4)再次通过信号处理器控制电极切换器接通滑坡其他深度土体处所接触对应的电极弹射器，并根据需要进行正负极切换，经过电测传感器传送电测信号至电阻测试数据处理器；
24.(5)重复步骤(3)-(4)探测x方向其他位置滑动面；
25.(6)重复步骤(3)-(5)探测y方向滑动面电阻数据；
26.(7)依据边坡土体滑动面滑动程度越剧烈，则电阻越小的特性分析滑坡各滑动面的稳定性并掌握最危险滑动面的位置。
27.有益效果：本发明与现有技术相比，其具有的优点：
28.1、本方案所设计的结构能够精准定位定点勘探土质边坡不同深度滑动地面地电特性，并掌握嘴危险滑动面具体位置，同时，采用组合式锚杆阵的布置方法能够在探测过程中起到加固土体的作用；
29.2、信号箱、固定套筒以及电极发射器均由不导电的亚克力材料制成，可避免导电材料对电阻测试结果造成影响，伞状的电极外端口可有效防止灌浆渗入电极与土体接触的内凹面影响测试结果；
30.3、左右对称布置的电极弹射器可根据土体深度自由布置，电极间距可根据测试精度进行调整，这样有利于勘探不同深度的滑动面；
31.4、铜制电极外端的尖齿能够在高压缩弹簧释放的高弹性势能配合作用下迫使电极深扎入土体，保障了整体结构的稳定性；
32.5、电路信号控制切换器可交替分别发送指令至任意两个锚杆的信号箱，通过信号处理器控制电极切换器接通滑坡某一深度土体处所接触对应的电极弹射器并根据需要进行正负极的切换，电测传感器可传送电测信号至电阻测试数据处理器，并根据此处的电阻数据变化情况结合不同位置、深度处的电阻数据进而推断主滑动面位置。
附图说明
33.图1为本发明中组合式锚杆阵的结构示意图；
34.图2为本发明中锚杆的结构示意图；
35.图3为本发明中卡套约束下的锚杆结构示意图；
36.图4为本发明中电极弹射器的结构示意图；
37.图5为本发明中组合式锚杆阵的服饰平面及x、y方位图；
38.图6为本发明中两根锚杆中一对电极接受工作指令后滑动面探测的流程图。
具体实施方式
39.下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
40.如图1所示，所述的组合式锚杆电极的土坡滑动面探测系统，包括设置在土坡上的组合式锚杆阵1、电阻测试数据处理器3和电路信号控制切换器4。
41.在组合式锚杆阵1上单方向等间距设有若干根(本实施例中为四根)锚杆2，锚杆 2包括主锚杆体202，主锚杆体202上从上至下依次设有信号箱201、螺母203、止浆塞 204、密封塞205、电极弹射器206、导线207以及固定套筒208，其中，电极弹射器206 呈左右对称布置，并根据土体深度等间距设有多个(本实施例中为3个)，固定套筒208 为绝缘材质。
42.信号箱201通过亚克力玻璃材料制成，其内置有信号处理器2011、太阳能供电电源 2012、电测传感器2013、电源开关2014和电极切换器2015，电极弹射器206包括呈向内凹陷的伞状的铜制电2061，铜制电极2061的外端刻有尖齿，铜制电极2061的内端和外端分别设有外紧固套2062和内紧固套2063，外紧固套2062连接有高压缩弹簧2064，高压缩弹簧2064和主锚杆体202相连接，电极弹射器206在内端嵌入到固定套筒208 内并通过导线207与信号箱201相连接。
43.此外，铜制电极2061与灌浆液体相接触的外表面以及高压缩弹簧2064的表面上均涂有绝缘胶。
44.本实施例以土质边坡滑坡滑动面探测为例，所述的组合式锚杆电极的土坡滑动面探测系统的施工方法如下所述。
45.首先需要预制一种如图2所示的复合式锚杆2来构建组合式锚杆阵1。如图1和图 5所示，首先需要在选定的土质边坡滑坡滑动面探测区域布设好组合式锚杆阵1，并在其布置区域内按单方向等间距排列的原则钻设并清理锚孔。如图3和图4所示，在预制锚杆2上的电极发射器206和铜制电极2061与灌浆液体相接触的外表面以及高压缩弹簧2064的表面上分别涂上绝缘胶，随后将未安设信号箱201、电极弹射器206被约束在卡套209内的锚杆2依次插入锚孔，拔出内壁涂有润滑油的卡套209，待电极弹射器206 内置的铜制电极2061在高压缩弹簧2064的作用下弹射扎入土体后，对锚孔进行灌浆，最后在锚杆2的尾部塞入止浆塞204并拧紧螺母203，扯出预先内嵌于主锚杆体202外币的导线207连接信号箱201。
46.本发明所述的组合式锚杆电极的土坡滑动面探测系统的使用方法，如下所述。
47.首先，检查每根锚杆2顶端的信号箱201是否能正常工作，在选用探测滑坡上部布设好电阻测试数据处理器3以及电路信号控制切换器4。
48.如图6所示，以y方向的某一滑动面探测为例，启动电路信号控制切换器4分别发送指令至y方向其中两个锚杆2的信号箱201，通过信号处理器2011控制电极切换器 2015接通
土坡第二根锚杆2的右侧第二个和第三个锚杆2左侧的第二个电极弹射器206，并分别切换为正极、负极，电测传感器2013传送电测信号至电阻测试数据处理器3，得到此处的电阻数据变化情况。同时，再次通过信号处理器2011控制电极切换器2015接通土坡其他深度土体处所接触的对应的电极弹射器206，并根据需要切换正极、负极，电测传感器2013再次传送电测信号至电阻测试数据处理器3，得到滑坡同一位置不同深度土层的电阻数据，继而接通y方向其他位置各深度土层的电极弹射器206得到电阻数据，重复y方向电测步骤测得x方向各位置各深度土层电阻数据。依据边坡土体滑动面滑动程度越剧烈，其电阻数据存在异常波动的情况越明显、并总体呈下降趋势的这一特性分析滑坡各滑动面的稳定性，并推断得到其最危险滑动面位置情况。