一种土坡稳定性测绘设备以及检测方法与流程

1.本发明涉及地理信息监测技术领域，具体为一种土坡稳定性测绘设备以及检测方法。


背景技术：

2.滑坡是斜土坡上的岩土沿着一定的软弱面或者软弱带向下滑动的灾害，降雨、融雪、地震、不合理的人类活动如开挖或者爆破等因素均能够影响斜坡上岩土体的平衡状态；在对土坡进行滑坡防范时，种植植被是常用的方法，种植深根植物投入小、植物冠能够降低降水对表层土的冲刷，植物根系来增强土坡土壤的整体联系，利用深层土的承载力来阻止表层土的侧滑，现有技术对土坡稳定性分析时、稳定系数是判断土坡是否稳定的重要指标，稳定系数的确定依靠土体的各物理力学参数以及土体中含水率，并未考虑植物根系对土坡稳定性的影响；种植在土坡上的植物根系多竖直或者偏向于竖直向下生长，现有技术中，打孔对植物根系的生长深度以及生长范围情况检测不便，土坡的滑坡风险不易判断。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种土坡稳定性测绘设备，便于对土坡不同深度的植物根系进行取样检测，便于确定根系的分布情况，为土坡的稳定性提供辅助判断依据，并且可对土坡中侧滑区域、以及侧滑土层厚度进行监测，可以有效解决背景技术中的问题。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括：一方面，提供了一种土坡稳定性测绘设备，包括钻杆，所述钻杆上套设固定有套管，所述套管的侧面安装有若干个切割绳，所述钻杆的下端安装有土壤收集组件。
5.作为本发明的一种优选技术方案，所述土壤收集组件包括管体和上端开口的壳体，所述管体位于壳体内，且管体外侧和壳体内壁之间通过旋转支撑架连接，所述管体上端和钻杆下端可拆卸连接。
6.作为本发明的一种优选技术方案，所述壳体开口和弹性橡胶环下端连接，所述弹性橡胶环从下向上逐渐外扩。
7.作为本发明的一种优选技术方案，所述钻杆外套设有外管，所述钻杆的外侧和外管内壁之间安装有若干个旋转支撑件。
8.作为本发明的一种优选技术方案，还包括竖管和若干个位于竖管内的检测绳，所述检测绳的一端贯穿并延伸至竖管外周侧，所述检测绳的另一端向上延伸至竖管上方。
9.作为本发明的一种优选技术方案，包括伸缩件、插管和轴承，所述插管的下端安装有支撑座，所述支撑座和轴承外环转动连接，所述轴承内环和伸缩件一端连接，所述伸缩件的另一端安装有钻头。
10.所述插管下端和轴承外环分别与驱动件的两端转动连接。
11.所述伸缩件靠近支撑座一端的中部和传动件的一端连接，所述传动件的另一端穿过插管并伸至插管上方。
12.作为本发明的一种优选技术方案，还包括导管和穿孔式旋转接头，所述穿孔式旋转接头安装在伸缩件上，所述导管一端通过穿孔式旋转接头和伸缩件内腔连通。
13.所述伸缩件上开设有连通其内外的安装孔，所述安装孔外侧安装有泄压阀。
14.作为本发明的一种优选技术方案，所述外管的外径大于插管的外径，所述弹性橡胶环下端外径小于外管的外径，弹性橡胶环上端外径大于外管外径。
15.另一方面，还提供了一种土坡滑坡检测方法，包括：在土坡上钻孔或者挤压打孔得到深孔。
16.深孔内壁上若干个深度范围进行扩孔作业得到扩孔。
17.将扩孔作业中从产生的碎土从深孔中取出。
18.作为本发明的一种优选技术方案，所述扩孔内注入混凝土或者水泥形成固定块；所述固定块对应深孔的位置开设有过料孔；每个固定块均与一根检测绳下端连接，该检测绳伸出深孔；所述深孔内填充有沙子。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明示例的土坡稳定性测绘设备，一方面在土坡上打出深孔，并在深孔上扩出若干个扩孔，扩孔过程中增大了某一土层中根系的检测取样，并对不同深度的土层进行根系的取样，便于确定根系的分布情况，为土坡的稳定性提供辅助判断依据；另一方面扩孔内注入混凝土或者水泥形成固定块，每个固定块均与一根检测绳下端连接，通过监测检测绳伸出深孔长度的变化确定土坡中侧滑区域、以及侧滑土层厚度，实现土坡侧滑监控；再一方面，扩孔为倾斜钻孔器的钻孔提供操作空间，便于将肥料释放在土层中，增加土坡深层土壤的肥效，促使植物根系向下生长，降低土坡防滑坡风险。
20.2、本发明示例的土坡稳定性测绘设备，一方面扩孔作业产生的土壤在弹性橡胶环的导向下进入到壳体内，提高取样精度；另一方面翻转倒扣的弹性橡胶环对壳体进行限位使其与深孔内壁保持距离，避免壳体上端开口卡在深孔内壁阻碍钻杆带动土壤收集组件和切割绳上移，保证土壤收集组件顺利取出。
21.3、本发明示例的土坡稳定性测绘设备，外管和旋转支撑件对钻杆支撑限位，降低钻杆旋转对深孔的撞击。
22.4、本发明示例的土坡稳定性测绘设备，向导管内添加液体肥料或者肥料溶液，增大伸缩件内的气压超过泄压阀的动作气压差值，泄压阀导通使液体肥料或者肥料溶液再气压的作用下由导管、旋转接头、伸缩件、泄压阀进入到切倾斜钻孔中，液体肥料或者肥料溶液扩散、增加土坡深层土壤的肥效，促使植物根系向下生长。
23.5、本发明示例的土坡滑坡检测方法，在种植有植物的土坡打孔得到深孔，并在深孔不同深度进行扩孔得到不同深度根系的分布情况，本土坡滑坡检测方法相较于现有技术大直径钻孔工程量少、提高了检测效率；并且在扩孔处布设固定块，固定块和检测绳一端连接，检测绳另一端穿过深孔并伸出深孔，通过监测检测绳伸出深孔长度的变化确定土坡中侧滑区域、以及侧滑土层厚度，实现土坡侧滑监控。
附图说明
24.图1为本发明的结构示意图；图2为图1的土壤收集组件结构示意图；图3为图1的土壤收集件沿深孔上升结构示意图；图4为本发明钻杆和外管结构示意图；图5为本发明的倾斜钻孔器一视角结构示意图；图6为本发明的倾斜钻孔器另一视角结构示意图；图7为本发明的插管结构示意图；图8为本发明的扩孔作业状态示意图；图9为本发明的扩孔回填状态示意图。
25.图中：1钻杆、2套管、3切割绳、4壳体、5管体、6旋转支撑架、7弹性橡胶环、8外管、9旋转支撑件、10驱动件、11插管、12传动件、13导管、14轴承、15旋转接头、16伸缩件、17泄压阀、18钻头、19扩孔、20深孔、21固定块、22沙子、23检测绳、24竖管。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.实施例一：请参阅图1-3、8-9，本实施例公开一种土坡稳定性测绘设备，包括钻杆1，所述钻杆1上套设有套管2，套管2通过螺栓或卡销固定在钻杆1上，所述套管2的侧面安装有若干个切割绳3，所述钻杆1的下端安装有土壤收集组件。
28.进一步地，所述土壤收集组件包括管体5和上端设有容置腔的壳体4，所述管体5位于壳体4内，且管体5外侧和壳体4内壁之间通过旋转支撑架连接，所述管体5上端和钻杆1下端可拆卸连接。
29.本实施例的工作过程和原理是：在土坡上使用外部的机械钻孔或者使用外部的机械挤压打孔得到深孔20。
30.钻杆1带动土壤收集组件和切割绳3进入到深孔20，当土壤收集组件和切割绳3进入深孔20预定深度，外部的钻孔驱动设备驱动钻杆1旋转，钻杆1带动切割绳3旋转、切割绳3旋转产生的动能对深孔20内壁进行粉碎扩孔作业，在深孔20内壁上得到扩孔19，扩孔作业中产生的粉碎土壤和粉碎根系落入到壳体4内，将本土坡稳定性测绘设备从深孔20取出，然后将壳体4内的粉碎土壤和粉碎根系混合物取出，根据粉碎根系与粉碎土壤的比值判断该处扩孔19根须的分布多少；调节土壤收集组件和切割绳3进入深孔20的深度，重复上述操作对不同深度的土层进行根系的取样检测，便于确定根系的分布情况。
31.进一步的，深孔20的直径大于钻杆1的外径，深孔20的直径大于等于壳体4的外径。
32.优选的，旋转支撑架包括定位轴承和支撑限位杆，所述定位轴承内环和管体5外侧固定连接，定位轴承外环通过支撑限位杆和壳体4内壁连接，旋转支撑架对壳体4进行支撑定位。
33.进一步的，切割绳3的长度沿套管2两端向中部方向逐渐变长分布，切割绳3对深孔20内壁扩孔作业得到中部深度大、中部向其两端逐渐变小的扩孔19，增强扩孔19处土壤结构的稳定性。
34.套管2在钻杆1上可拆卸，使套管2上的切割绳3更换方便，便于根据需求调节扩孔19的形状和径向大小。
35.切割绳3为钢丝绳或者尼龙绳，进一步的尼龙绳上设有硬质切割块。
36.优选的，深孔20的直径为5.0-30.0cm，深孔20的深度为3.0-15.0m。
37.本实施例中外部的钻孔驱动设备为拖拉机钻孔机、一体式潜孔钻机、或者便携式燃油钻孔机。
38.轴承包括内环、外环、以及内外环之间的旋转支撑体。
39.优选的，本土坡稳定性测绘设备中深孔20采用冲击式土壤取样钻机钻钻孔。
40.实施例二：如图2-3所示，本实施例公开了一种土坡稳定性测绘设备，其结构与实施例一的结构大致相同，不同之处在于，本实施例所述壳体4开口和弹性橡胶环7下端连接，所述弹性橡胶环7从下向上逐渐外扩。
41.本实施例的工作过程和原理是：进一步的，深孔20的直径大于钻杆1的外径，深孔20的直径大于壳体4的外径。
42.钻杆1带动土壤收集组件和切割绳3进入到深孔20向下移动过程中、弹性橡胶环7上端和深孔20贴合，当切割绳3移动到预期深度，切割绳3旋转对深孔20内壁扩孔作业，扩孔作业产生的土壤在弹性橡胶环7的导向下进入到壳体4内。
43.当钻杆1带动土壤收集组件和切割绳3上移过程中，弹性橡胶环7在深孔20内壁土壤摩擦作用下向下翻转如图3所示，翻转倒扣的弹性橡胶环7对壳体4进行限位使其与深孔20内壁保持距离，避免壳体4上端开口卡在深孔20内壁阻碍钻杆1带动土壤收集组件和切割绳3上移。
44.旋转支撑架降低钻杆1旋转对壳体4的带动，降低弹性橡胶环7随壳体4旋转产生的磨损。
45.实施例三：如图4所示，本实施例公开了一种土坡稳定性测绘设备，其结构与实施例一的结构大致相同，不同之处在于，本实施例所述钻杆1外套设有外管8，所述钻杆1的外侧和外管8内壁之间安装有若干个旋转支撑件9，旋转支撑件9为万向球牛眼轴承或者支撑导轮，外管8和深孔20内壁贴合，外管8固定不旋转，外管8和旋转支撑件9对钻杆1支撑限位，降低钻杆1旋转对深孔20的碰撞；外管8的外径等于或者小于深孔20内壁直径。
46.实施例四：如图7-9所示，本实施例公开了一种土坡稳定性测绘设备，其结构与实施例一的结构大致相同，不同之处在于，本实施例还包括竖管24和若干个位于竖管24内的检测绳23，所述检测绳23的一端贯穿并延伸至竖管24外周侧，所述检测绳23的另一端向上延伸至竖管24上方。
47.本实施例的工作过程和原理是：竖管24插入到深孔20，且深孔20上的每个扩孔19均有一个检测绳23伸入，所述扩
孔19内注入混凝土或者水泥形成固定块21，所述固定块21对应深孔20的位置开设有过料孔，其中每个固定块21均与一根检测绳23下端连接，该检测绳23伸出深孔20，所述深孔20内填充有沙子22。
48.通过监测检测绳23伸出深孔20长度的变化确定土坡中侧滑区域、以及侧滑土层厚度，实现土坡侧滑监控，沙子22便于检测绳23相对于土坡土壤在深度方向滑动，固定块21实现在土坡不同深度的锚点。
49.优选的，检测绳23位于竖管24外周侧的一端和竖管24外周侧之间安装有弹性杆，弹性杆使检测绳23位于竖管24外周侧的部分保持垂直于竖管24，增大检测绳23和固定块21连接强度。
50.沙子使检测绳23相较于土坡土层可以滑动。
51.本实施例可以通过外部的有线微型摄像头检查扩孔19内注入混凝土或者水泥深度；竖管24和深孔20之间的间隙为混凝土或者水泥注入通道，当其中一个扩孔19注入混凝土或者水泥后，向竖管24和深孔20之间的间隙键入沙子，直至注入的沙子接近上方相邻的一个扩孔19。
52.进一步的，检测绳23位于深孔外的一端安装有外部的电子拉力检测设备或者安装有外部的电子位移测量装备，且外部的电子拉力检测设备或者外部的电子位移测量装备均通过现有的通信设备实现数据有线或者无线的远程传输。
53.实施例五：如图5-6所示，本实施例公开了一种土坡稳定性测绘设备，在实施例一、实施例二、实施例三或者实施例四的基础上，本实施例还包括倾斜钻孔器，倾斜钻孔器包括伸缩件16、插管11和轴承14，所述插管11的下端安装有支撑座，所述支撑座和轴承14外环转动连接，所述轴承14内环和伸缩件16一端连接，所述伸缩件16的另一端安装有钻头18。
54.所述插管11下端和轴承14外环分别与驱动件10的两端转动连接。
55.所述伸缩件16靠近支撑座的一端中部和传动件12的一端连接，所述传动件12的另一端穿过插管11并伸至插管11上方。
56.进一步的，本实施例还包括导管13和穿孔式旋转接头15，所述穿孔式旋转接头15安装在伸缩件16上，所述导管13一端通过穿孔式旋转接头15和伸缩件16内腔连通。
57.所述伸缩件16上开设有连通其内外的安装孔，所述安装孔外侧安装有泄压阀17。
58.进一步的，伸缩件16为多节空心管依次套接组成，且空心管横截面为非圆形或者空心管外侧设有限位筋，伸缩件16为金属材质。
59.发明中所使用的泄压阀17为现有技术中的常用阀门，根据系统的工作压力能自动启闭。
60.本发明中所使用的驱动件10为现有技术中的常用驱动元件，驱动件10和外部控制开关通过导线电连接、以控制驱动件10伸长或者缩短，驱动件10包括但不限为电动推杆、电动其推杆或者气缸，其工作方式及结构均为公知技术，在此不作赘述。
61.初始时插管11和伸缩件16保持平行，插管11带动伸缩件16进入深孔20，然后根据插管11下插深度使伸缩件16停在其中一个扩孔19处，然后驱动件10通过轴承14带动伸缩件16转动一定角度，然后外部的气泵通过导管13、旋转接头15向伸缩件16内注气，伸缩件16伸长使钻头18接触扩孔19内壁，外部的动力设备通过传动件12带动伸缩件16旋转，伸缩件16
使钻头18下压扩孔19内壁且对扩孔19内壁钻孔得到斜向下的倾斜钻孔。
62.然后向导管13内添加液体肥料或者肥料溶液，增大伸缩件16内的气压超过泄压阀17的动作气压差值，泄压阀17导通使液体肥料或者肥料溶液再气压的作用下由导管13、旋转接头15、伸缩件16、泄压阀17进入到切倾斜钻孔中，液体肥料或者肥料溶液在土层中扩散、增加土坡深层土壤的肥效，促使植物根系向下生长，降低土坡防滑坡风险。
63.进一步的，传动件12为钢丝绳，钢丝绳的一端连接伸缩件16一端中部，钢丝绳另一端连接外部的驱动电机动力轴；或者传动件12为传动杆，传动杆一端通过万向节连接伸缩件16一端中部连接，传动杆另一端和外部的驱动电机动力轴通过联轴器连接。
64.实施例六：如图1-9所示，本实施例公开了一种土坡稳定性测绘设备，其结构与实施例五的结构大致相同，不同之处在于，本实施例所述外管8的外径大于插管11的外径，插管11的外径等于深孔20的内径或者插管11的外径小于深孔20的内径0.5-3.0mm，所述弹性橡胶环7下端外径小于外管8的外径，弹性橡胶环7上端外径大于外管8外径，土壤收集组件插入深孔20后、弹性橡胶环7的上端和深孔20的内壁贴合接触。
65.实施例七：一种土坡滑坡检测方法，包括：在土坡上钻孔或者挤压打孔得到深孔20，深孔20内壁上若干个深度范围进行扩孔作业得到扩孔19，将扩孔作业中从产生的碎土从深孔20中取出，优选的深孔20的内壁上某一深度范围扩孔作业采用实施例一、实施例二或实施例三的技术方案。
66.进一步的，取出扩孔作业中从产生的碎土后，根据粉碎根系与粉碎土壤的比值判断该处扩孔19根须的分布多少，对每个深孔均在不同深度进行取样，便于确定根系的分布情况。
67.进一步的，所述扩孔19内注入混凝土或者水泥硬化形成固定块21，所述固定块21对应深孔20的位置开设有过料孔。
68.每个固定块21均与一根检测绳23下端连接，该检测绳23伸出深孔20，所述深孔20内填充有沙子22；过料孔便于将检测绳23下端的移动传递到检测绳23上端，且沙子22降低检测绳23移动的阻力。
69.进一步的，在土坡上钻孔或者挤压打孔得到深孔20后，向深孔20内加入干冰或者液氮，干冰或者液氮吸热气化并使深孔20内空气温度降低，使深孔20内壁上的土壤冻结，增加深孔20内壁上土壤的稳定性。
70.本土坡滑坡检测方法在种植有植物的土坡打孔得到深孔20，并在深孔20不同深度进行扩孔得到不同深度根系的分布情况，本土坡滑坡检测方法工程量少、提高了检测效率；并且在扩孔处布设固定块21，固定块21和检测绳一端连接，检测绳另一端穿过深孔20并伸出深孔20，通过监测检测绳伸出深孔长度的变化确定土坡中侧滑区域、以及侧滑土层厚度，实现土坡侧滑监控。
71.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。