一种边坡临界滑移面监测系统及方法技术方案

本公开提供了一种边坡临界滑移面监测系统及方法，涉及边坡监测技术领域，包括应力信息采集模块、处理器和至少一根用于插入边坡的第一杆件，沿第一杆件轴向固定有多根应力感知光纤；所述应力感知光纤与应力信息采集模块连接，所述处理器根据应力信息采集模块得到的应力信息确定沿第一杆件轴向的应力状态，得到边坡内部临界滑移面的位置和滑移程度信息；本公开弥补了现有系统在边坡内部临界滑移面监测方面的不足，能够监测边坡内部杆件周边微小的应力变化，从而实现边坡内部临界滑移面的探测，进而给出临界滑移面深度和程度信息，极大的提高了边坡的监控能力和预警能力。

A monitoring system and method for critical slip surface of slope

【技术实现步骤摘要】
一种边坡临界滑移面监测系统及方法
本公开涉及边坡监测
，特别涉及一种边坡临界滑移面监测系统及方法。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。随着我国交通和水利水电重大基础设施工程的建设，人工边坡失稳造成了工程地质灾害频发，造成巨大的人员伤亡和财产损失，边坡的安全性控制凸显重要性。边坡失稳过程伴随着内部微观变化，表现为边坡地表的位移、坡面裂缝衍生和坡体滑动。边坡内部临界滑移面的确定可以为滑坡风险提供准确时间和空间信息。如何实现边坡体内潜在滑移面的监测成为工程安全监测领域的热点研究问题之一。本公开专利技术人发现，现有的边坡监测系统主要包括位移计、孔内压力和测斜仪等多元信息监测。目前的监测方式存在几点不足：(1)监测元件环境适应性差，元件在恶劣监测环境下的生存时间短，不适于长期监测；(2)系统构建复杂，运营和维护时间和成本高；(3)传统监测模式未侧重临界滑移面的监测，在精度和位置信息监测方面上精度不够；(4)系统数据解译和分析不够直观，人工依赖性强。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种边坡临界滑移面监测系统及方法，弥补了现有系统在边坡内部临界滑移面监测方面的不足，能够监测边坡内部杆件周边微小的应力变化，从而实现边坡内部临界滑移面的深度和滑移程度探测。为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：本公开第一方面提供了一种边坡临界滑移面监测系统。一种边坡临界滑移面监测系统，其特征在于，包括应力信息采集模块、处理器和至少一根用于插入边坡的第一杆件，沿第一杆件轴向固定有多根应力感知光纤；所述应力感知光纤与应力信息采集模块连接，所述处理器根据应力信息采集模块得到的应力信息确定第一杆件的应力状态，得到边坡内部临界滑移面的位置和滑移程度信息。本公开第二方面提供了一种边坡临界滑移面监测方法。一种边坡临界滑移面监测方法，利用本公开第一方面所述的边坡临界滑移面监测系统，包括以下步骤：将第一杆件插入垂直边坡临空面的钻孔，进行泥浆封孔耦合；通过预留接口将第一杆件的感测光纤与传输光纤网络连接，并采用热缩管对接口进行封口处理；传输光纤网络的终端连入布里渊散射应力数据采集模块，将光纤信号转化为应力变化信息，得到沿第一杆件方向的应力状态，进而得到潜在滑移面的深度位置和滑移程度。与现有技术相比，本公开的有益效果是：1、本公开所述的边坡临界滑移面监测系统及方法，可以监测边坡内部杆件四周微小的应力变化，从而实现边坡内部临界滑移面的探测，给出临界滑移面深度和程度信息，极大的提高了边坡的监控能力和预警能力。2、本公开所述的边坡临界滑移面监测系统及方法，组成结构简单，制作过程中所控制的各部件的材料性能稳定，环境适应能力强，生存寿命长，适合大范围的边坡监测模式使用。附图说明图1为本公开实施例1提供的边坡临界滑移面监测系统的结构示意图。1-边坡；2、滑坡体；3、四向触力杆基座；4、树脂胶；5、应力感知光纤；6、传输光纤；7、布里渊散射应力数据采集模块；8、数据处理及显示模块；9、四向触力杆。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。在本公开说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例1：如图1所示，本公开实施例1提供了一种边坡临界滑移面监测系统，包括四向触力杆9、应力感知光纤5、传输光纤6、布里渊散射应力数据采集模块7和数据处理及显示模块8五个主体部分，所述四向触力杆为圆杆。在某些实施方式中，所述触力杆也可以是五向触力杆、六向触力杆或者其他多向触力杆，只要能够保证应力感知光纤5沿触力杆的轴向等间距的分布在触力杆外周即可。在某些实施方式中，触力杆也可以是截面为方形或者正五边形或者正六边形的杆，也可以是其他具有轴对称性质的杆件。四向触力杆9安装入钻孔后，通过连接传输光纤6远距离传输至布里渊散射应力数据采集模块7，通过数据处理及显示模块8对得到的应力信号进行分析可以得到沿触力杆轴向的应力状态，具体为根据四向触力杆周围的异常应力变化的位置和强度得到边坡内部临界滑移面的位置和程度信息，并得到的应力状态信息以及边坡内部临界滑移面的位置和程度信息进行实时的展示。本实施例所述的系统安置和运行过程简单，维护成本低，具有很强的现场适应能力，同时基于光纤的组网特性可实现多孔连接的立体化监测。所述四向触力杆9，包括四向触力杆基座3，采用长圆柱型405#不锈钢材制作，直径为400mm-500mm。在某些实施方式中，也可以采用其他硬质材料，只要能够保证材料属性利于进行开槽整形处理，同时保证在边坡体内弱变形即可。在四向触力杆9周围进行开槽处理，形成四个对称分布的半圆形凹槽，四个半圆形凹槽的直径为3mm-4mm。在某些实施方式中，所述凹槽也可以为矩形、倒梯形或者倒三角形，只要能够实现对应力感知光纤的固定即可。所述凹槽为应力感知光纤5的限位槽，应力感知光纤5与触力杆9之间采用树脂胶进行耦合固定，因此触力杆可以在钻孔内实现四向应力变化的监测。在某些实施方式中，也可以采用其他胶进行耦合固定，只要能够保证感知光纤与凹槽牢固的耦合固定即可。耦合应力感知光纤时将应变传感光纤适当绷直，先采用胶枪将树脂胶点涂到凹槽内部，用手指涂抹均匀，最后采用热风枪加热使之流化，使应变传感光纤通黏贴于凹槽内部，保证接触紧密且稳定。所述应力感知光纤5采用特制应变单模(ITU-TG.657)光缆，外有EPR外护套和缓冲层，具有体积小、重量轻、敏感性强，无金属的外套，应变范围可达1％(10000μ)，该感知光纤技术参数满足边坡内部应力变化监测的需求。所述传输光纤6采用普通900单模传输光缆，降低了系统成本搭建成本，所述相邻光纤连接处采用热收缩管进行接口保护。本实施例通过采用基于布里渊散射的光纤传感技术，制作了四向触力杆对边坡体进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种边坡临界滑移面监测系统，其特征在于，包括应力信息采集模块、处理器和至少一根用于插入边坡的第一杆件，沿第一杆件轴向固定有多根应力感知光纤；/n所述应力感知光纤与应力信息采集模块连接，所述处理器根据应力信息采集模块得到的应力信息确定第一杆件应力状态，得到边坡内部临界滑移面的位置和滑移程度信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种边坡临界滑移面监测系统，其特征在于，包括应力信息采集模块、处理器和至少一根用于插入边坡的第一杆件，沿第一杆件轴向固定有多根应力感知光纤；
所述应力感知光纤与应力信息采集模块连接，所述处理器根据应力信息采集模块得到的应力信息确定第一杆件应力状态，得到边坡内部临界滑移面的位置和滑移程度信息。


2.如权利要求1所述的边坡临界滑移面监测系统，其特征在于，所述第一杆件为多向触力杆，在触力杆的外周沿触力杆轴向的设有多根应力感知光纤。


3.如权利要求1所述的边坡临界滑移面监测系统，其特征在于，所述第一杆件的周围沿第一杆件轴向开有半圆形的凹槽，形成多个绕第一杆件外周均匀分布的凹槽，所述应力感知光纤分别固定在凹槽内。


4.如权利要求3所述的边坡临界滑移面监测系统，其特征在于，所述应力感知光纤与第一杆件的凹槽之间采用树脂胶进行耦合固定。


5.如权利要求1所述的边坡临界滑移面监测系统，其特征在于，所述应力感知光纤为应变单模光缆。


6.如权利要求1所述的边坡临界滑移面监测系统，其特征在于，所述第一杆件采用长圆柱型405不锈钢材料制作。


7.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李景龙，张波，隋斌，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37