滑坡深部连续压力测试结构、滑坡多物理场监测装置

1.本实用新型属于地质灾害监测技术领域，具体涉及一种滑坡深部连续压力测试结构、滑坡多物理场监测装置。


背景技术：

2.滑坡监测技术广泛应用于生产实践和科学研究领域，已成为掌握边坡动态、确保工程安全、了解失稳机理和开展边坡稳定性预警预报的重要手段。回顾国内外对滑坡灾害监测的方法，主要有变形监测、应力监测、水的监测、岩体破坏声发射监测等，其中应用最为广泛的是变形监测。由于滑坡深部连续钻孔应力在监测时会对信号传输线产生损伤，现有的孔隙水压力测试装置很难从布线上解决这一问题。


技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种滑坡深部连续压力测试结构、滑坡多物理场监测装置，解决测试滑坡深部应力时对信号传输线的损伤问题。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种滑坡深部连续压力测试结构，包括：至少一个压力监测模块；所述压力监测模块包括：筒状外壳，其内腔分为密封段和位于密封段两端的过滤段；孔隙水压力计，位于密封段内；若干个过水孔，开设在筒状外壳的侧壁上；若干个应力传感器，位于筒状外壳的外侧；其中所述孔隙水压力计的接头线沿筒状外壳的侧壁内侧设置；所述应力传感器的信号传输线向内穿过过水孔并沿筒状外壳的侧壁内侧设置。
5.进一步，所述过水孔沿筒状外壳的径向成排分布，每排过水孔沿筒状外壳的轴向成圆周分布；每排过水孔中包含至少4个过水孔；过水孔的排与排之间的间距为至少2.5cm；过水孔的直径为2～5mm。
6.进一步，每个应力传感器对应安装在一个过水孔的外侧边缘，以使应力传感器的信号传输线穿过对应的过水孔。
7.进一步，所述应力传感器沿筒状外壳的径向成排分布，每排应力传感器沿筒状外壳的轴向成圆周分布；每排应力传感器中包含至少4个应力传感器；应力传感器的排与排之间的间距为至少5cm。
8.进一步，所述应力传感器的长、宽均为1～2cm，厚度为400～500μm。
9.进一步，所述孔隙水压力计的首段浸入密封段的内部，其尾段设有伸入过滤段的进水口。
10.进一步，所述筒状外壳为开孔薄壁金属筒，其长度为0.5～3.5m，其内腔的直径为4～8cm，外径为4.5～9cm，侧壁的厚度为2～5mm。
11.进一步，所述滑坡深部连续压力测试结构包括通过拼接组件首尾相连的至少两个压力监测模块；所述拼接组件包括：至少一个滑轨，位于筒状外壳的首段；至少一个滑槽，位于筒状外壳的尾段；紧固件，用于锁紧滑轨与滑槽的交接处。
12.第二方面，本实用新型提供了一种采用如前所述的滑坡深部连续压力测试结构的滑坡多物理场监测装置。
13.本实用新型的有益效果是：
14.本实用新型所述的滑坡深部连续压力测试结构、滑坡多物理场监测装置，将孔隙水压力计的接头线沿筒状外壳的侧壁内侧设置，将应力传感器设置在筒状外壳的外侧，将其信号传输线向内穿过筒状外壳侧壁上的过水孔并与沿筒状外壳的侧壁内侧设置，避免测试滑坡深部应力时对信号传输线的损伤，适用于滑坡深部连续监测钻孔应力和孔隙水压力。
15.本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
16.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于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是压力监测模块的纵剖面示意图；
19.图2是压力监测模块在过水孔处的横截面示意图；
20.图3是压力监测模块在首段的横截面示意图；
21.图4是压力监测模块的尾段横截面示意图；
22.图中：
23.筒状外壳1，密封段11，过滤段12，筒状外壳1的首段13，筒状外壳1的尾段14；
24.孔隙水压力计2，孔隙水压力计2的接头线21，首段分接头线211，首段快接头线212，尾段分接头线213，尾段快接头线214，孔隙水压力计2的首段22，孔隙水压力计2的尾段23，进水口231；
25.过水孔3；
26.应力传感器4，应力传感器4的信号传输线41；
27.拼接组件5，滑轨51，滑槽52。
具体实施方式
28.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
29.实施例1
30.见图1-图4，本实施例1提供了一种滑坡深部连续压力测试结构，包括：至少一个压
力监测模块；所述压力监测模块包括：筒状外壳1，其内腔分为密封段11和位于密封段11两端的过滤段12；孔隙水压力计2，位于密封段11内；若干个过水孔3，开设在筒状外壳1的侧壁上；若干个应力传感器4，位于筒状外壳1的外侧；其中所述孔隙水压力计2的接头线21沿筒状外壳1的侧壁内侧设置；所述应力传感器4的信号传输线41向内穿过过水孔31并沿筒状外壳1的侧壁内侧设置。
31.可选的，见图1，所述应力传感器4的信号传输线41可以穿过过水孔31并与孔隙水压力计2的接头线21电性连接；应力传感器4的信号传输线41也可以单独布线，即向内穿过过水孔3并沿筒状外壳1的侧壁内侧设置，与孔隙水压力计2的接头线21并列设置。
32.可选的，见图1，所述筒状外壳1为开孔薄壁金属筒，采用2～5mm厚的铝板加工而成，其长度为0.5～3.5m，其内腔的直径为4～8cm，外径为4.5～9cm，侧壁的厚度为2～5mm。所述孔隙水压力计2的首段22浸入密封段11的内部，其孔隙水压力计2的尾段23设有伸入过滤段12的进水口231。所述密封段11位于筒状外壳1的中部，通过在筒状外壳1的内腔填充密封胶形成；所述过滤段12位于密封段11的两端，通过在筒状外壳1的内腔填充砂浆形成。所述孔隙水压力计2可以基于压电方式，采用扩散硅等芯片作为压力敏感单元，用于监测滑坡深部连续孔隙水压力，其首段设置有接头线21，利用密封胶包裹住孔隙水压力计，仅留其尾段23的进水口231进水，隔绝了两个过滤段之间的水力联系；两个接头线21沿筒状外壳1的侧壁内侧并延伸至沿筒状外壳1的首段13、筒状外壳1的尾段14，分别形成首段分接头线211，首段快接头线212，尾段分接头线213，尾段快接头线214，两个孔隙水压力计2之间的信号连接通过下一个孔隙水压力计2的首段分接头线211、首段快接头线212分别与上一个孔隙水压力计2的尾段分接头线213、尾段快接头线214连接完成，以解决多个压力监测模块首尾拼接时孔隙水压力计2的接线问题。
33.作为过水孔的一种可选的排布方式。
34.见图1和图2，所述过水孔3沿筒状外壳1的径向成排分布，每排过水孔3沿筒状外壳1的轴向成圆周分布；每排过水孔3中包含至少4个过水孔3；过水孔3的排与排之间的间距为至少2.5cm；过水孔的直径为2～5mm。
35.可选的，所述过水孔3的开设方式为：沿筒状外壳1的侧壁外侧均匀分布，并在轴向分为n排，n的大小取决于筒状外壳1的长度，且排与排之间的间距设置为2.5cm，每排设置4个过水孔3。
36.作为应力传感器的一种可选的排布方式。
37.见图1和图2，每个应力传感器4对应安装在一个过水孔3的外侧边缘，以使应力传感器4的信号传输线41穿过对应的过水孔3。所述应力传感器4沿筒状外壳1的径向成排分布，每排应力传感器4沿筒状外壳1的轴向成圆周分布；每排应力传感器4中包含至少4个应力传感器4；应力传感器4的排与排之间的间距为至少5cm。
38.可选的，所述应力传感器4例如但不限于压电型钻孔应力传感器，采用聚偏氟乙烯(pvdf)压电薄膜，其长、宽均为1～2cm，厚度为400～500μm，承受有效压应力1.5gpa，适用温度范围为-40℃至150℃，用于监测滑坡深部连续钻孔应力，可安置在垂直钻孔中，用于测定钻孔内水平方向上的压应力，在已知滑坡滑移面与水平面之间夹角的情况下，可得出滑移面上的剪应力，进而获取滑坡的稳定性系数。在本案中，应力传感器其的数量原则上小于过水孔3的数量。
39.作为两个压力监测模块的一种可选的拼接方式。
40.见图3和图4，所述滑坡深部连续压力测试结构包括通过拼接组件5首尾相连的至少两个压力监测模块；所述拼接组件5包括：至少一个滑轨51，位于筒状外壳1的首段13；至少一个滑槽52，位于筒状外壳1的尾段14；紧固件(图中未显示)，用于锁紧滑轨51与滑槽52的交接处。
41.可选的，所述筒状外壳1的首段13的外径小于筒状外壳1的尾段14的内径，以使所述筒状外壳1的首段13的滑轨51插入筒状外壳1的尾段14的滑槽52，以防止两个压力监测模块之间发生旋转错动，完成首尾连接。反之，设置所述筒状外壳1的首段13的外径大于筒状外壳1的尾段14的内径或设置滑轨51与滑槽52的位置对调，也能满足首尾连接的要求。所述紧固件例如但不限于螺钉等，从筒状外壳1的插入筒状外壳1的首尾连接处，以防止两个压力监测模块之间发生上下错动。
42.实施例2
43.在实施例1的基础上，本实施例2提供了一种采用如前所述的滑坡深部连续压力测试结构的滑坡多物理场监测装置。
44.可选的，所述滑坡多物理场监测装置还包括连续分布式光纤监测结构；其中所述滑坡深部连续压力测试结构用于监测滑坡深部的连续钻孔应力和孔隙水压力；所述连续分布式光纤监测结构利用分布式光纤布里渊应变温度传感系统测量滑坡深部温度和位移，从而一体化实现滑坡深部的三维物理场监测。滑坡多物理场监测装置不仅有利于决策部门的多维滑坡预警分析，提高预警准确度，还能够为综合的滑坡安全等级预警评价模型的建立提供宝贵的数据支撑。
45.关于滑坡深部连续压力测试结构的具体结构和实施方式参见实施例1中的相关内容，在此不再赘述。
46.在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
47.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
48.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
49.以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术
性范围。