一种深层土壤相对滑移的监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种深层土壤相对滑移的监测装置，包括探测部分、转接部分、转换部分和处理部分；探测部分设置于监测土壤中并随监测土壤进行位移，探测部分通过转接部分连接转换部分，通过转换部分将探测部分的位移量转换为对应的电信号，处理部分与转换部分连接并用于将电信号转换为监测土壤的滑移量和滑移方向角；通过纯机械结构来探测深层土壤相对于表面土壤的滑移方位角及滑移量，解决现有的将传感器电路部分深埋于土壤内部带来的设备寿命有限、故障率高的问题。本发明专利技术还提供了一种使用上述监测装置获得监测土壤滑移量和滑移方向角的方法，通过两组电容器极板计算出滑块的实际坐标，转化为极坐标可直观的获得土壤的实际滑移量和滑移方向角。量和滑移方向角。量和滑移方向角。

【技术实现步骤摘要】
一种深层土壤相对滑移的监测装置及方法


[0001]本专利技术涉及地质灾害监测
，具体涉及一种深层土壤相对滑移的监测装置及方法。

技术介绍

[0002]边坡滑坡是一种非常严重的地质灾害，常常会给人民群众带来非常大的生命财产损失；为防止边坡滑坡现象的产生，实时监测边坡体的状态是一种非常有效且必要的做法；当前对边坡的实时监测分为两种类型，分别是表面土壤的滑移监测和深层土壤的滑移监测（地面以下即为深层土壤，根据监测的需求不同监测的深度也不同，通常实际工程监测中深度范围从零至几十米均有），表面土壤滑移监测由于处于表层，通常比较容易，比如可以通过在表面土壤布置北斗位移监测站即可以很方便且高精度的监测其滑移趋势；而深层土壤滑移的监测相对来说比较困难，当前常用的技术方案为，在滑坡体上钻探测孔，然后安装一组深层位移测量传感器，通过土壤滑移后会带动位移传感器倾斜来反推出滑移方位角及滑移值；对于通过钻探测孔布设一组深层位移传感器来测量深层土壤的滑移方法有如下几个方面的缺点：一是传感器的主要部分完全埋在土壤内部，长期经受腐蚀容易出现线路故障，引起传感器的失效；二是深层位移传感器造价较高，每次均成组使用，且需要钻较深的探测孔（一般钻至岩层处），采用该种方案监测边坡滑移情况的工程造价非常高；三是当组内出现个别传感器失效后会影响同组其他传感器的正常使用，往往出现一个传感器失效后，整个探测孔内所有传感器均无法正常使用的后果；另外，申请号为201920732282.2的中国专利公开了一种基于电容器的测土体变形观测装置，该方案主要是基于电容变化来测量土壤的竖直方向沉降的绝对值，但是由于该方案将整个装置埋于土体内部，而电容器的电容计算公式为C=εS/d，其中介电常数ε与环境关系很大，两极板间的空气含水率、温湿度、电荷变化等等都会引起ε的变化，而土壤内部的环境非常恶劣，湿度变化较大，雨水浸泡等情况严重，所以对ε的影响也很大，容易导致测量结果不准确。此外，该方案是用于测量土壤竖直方向的沉降，对于土壤的滑移以及滑移方向角无法进行测量，因此该方案并不能用于深层土壤滑移的监测。
[0003]综上所述，急需一种深层土壤相对滑移的监测装置及方法以解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种深层土壤相对滑移的监测装置，旨在解决现有技术对于深层土壤滑移存在的问题，具体技术方案如下：一种深层土壤相对滑移的监测装置，包括探测部分、转接部分、转换部分和处理部
分；所述探测部分设置于监测土壤中并随监测土壤进行位移，所述探测部分通过转接部分连接转换部分，通过转换部分将探测部分的位移量转换为对应的电信号，所述处理部分与转换部分连接并用于将电信号转换为监测土壤的滑移量和滑移方向角；所述转换部分包括滑块、相对设置的第一电容器动极板和第一电容器定极板以及相对设置的第二电容器动极板和第二电容器定极板，所述滑块与转接部分连接且由转接部分驱动滑块在第一方向和第二方向上运动；所述第一电容器动极板跟随滑块在第一方向上运动，所述第二电容器动极板跟随滑块在第二方向上运动，从而实现改变第一电容器动极板和第一电容器定极板间以及第二电容器动极板和第二电容器定极板间的距离，从而将探测部分的位移量转换为两组电容值。
[0005]以上技术方案中优选的，所述转换部分还包括第二滑动轴、第二基轴、第一基轴和第一滑动轴，两件第二基轴和两件第一基轴间隔设置且依次连接构成方形框架，所述第二滑动轴的两端分别与第二基轴滑动连接，所述第一滑动轴的两端分别与第一基轴滑动连接；所述第二滑动轴和第一滑动轴均与滑块可滑动连接，实现滑块沿第一方向和第二方向滑动；所述第一电容器动极板设置于第一滑动轴的端部，所述第二电容器动极板设置于第二滑动轴的端部，所述第一电容器定极板和第二电容器定极板均固定设置于方形框架上。
[0006]以上技术方案中优选的，还包括盒体和顶盖，所述顶盖设置于盒体的上开口处；所述转换部分设置于所述顶盖的下表面上；所述第一基轴与第二基轴的端部均设置于安装柱上，所述第一电容器定极板和第二电容器定极板均固定设置于安装柱上，所述安装柱设置于所述顶盖的下表面上。
[0007]以上技术方案中优选的，所述转接部分设置于盒体内，所述转接部分包括连接杆、第一活动万向节、固定万向节、比例杆以及第二活动万向节，所述连接杆上设有球形凸起，所述盒体的下面板上设有底座且所述底座上设有与球形凸起相匹配的型腔，所述连接杆贯穿盒体的下面板及底座设置且连接杆通过球形凸起活动设置于型腔中；所述固定万向节设置于盒体的侧壁上，所述比例杆的杆身与固定万向节活动连接，所述比例杆的一端通过第一活动万向节与连接杆的端部连接，所述比例杆的另一端通过第二活动万向节与滑块下方的滑杆活动连接。
[0008]以上技术方案中优选的，所述固定万向节通过固定杆设置于盒体的侧壁上，所述固定万向节中的中部套筒滑动套设于比例杆的杆身上；所述第二活动万向节中的套筒拨叉滑动套设于滑杆上。
[0009]以上技术方案中优选的，所述比例杆靠近滑杆的一端设有开放式的避让腔，所述避让腔用于容纳滑杆防止滑杆与比例杆产生干涉。
[0010]以上技术方案中优选的，所述探测部分包括探测板、探测杆和至少一件延长杆，所述探测杆连接探测板和延长杆，所述探测部分通过延长杆与连接杆连接；多件延长杆之间首尾相接，所述延长杆包括至少两种长度规格，通过改变延长杆的数量和/或长度规格实现对不同深度的土壤进行监测；所述探测板为两片探测基板构成的十字交叉结构。
[0011]以上技术方案中优选的，所述监测装置对土壤的滑移量先进行放大后进行缩小；
为球形凸起中心到探测板中心的距离，为球形凸起中心到第一活动万向节旋转中心的距离，为固定万向节旋转中心到球形凸起中心的距离，为比例杆的总长，、、和的取值满足以下要求：。
[0012]以上技术方案中优选的，所述处理部分包括电路板、开关、天线和蓄电池，所述电路板用于测量电容值，所述天线与电路板连接用于与外界通讯，所述蓄电池用于对电路板供电，所述开关用于控制蓄电池与电路板之间的通断。
[0013]应用本专利技术的技术方案，具有以下有益效果：（1）本专利技术的深层土壤相对滑移的监测装置，探测部分包括探测板和探测杆，通过纯机械结构来探测深层土壤相对于表面土壤的滑移方位角及滑移量，解决了现有的将传感器电路部分深埋于土壤内部带来的设备寿命有限、故障率高的问题；通过探测杆来感知土壤的滑移情况，相比于现有的需要成组使用的基于传感器倾角变化来感知土壤滑移情况的方法，可以减小钻较深探测孔需要的工程费用，同时也规避了成组使用传感器过程中容易发生的单个传感器故障影响整组传感器使用的情况发生。
[0014]（2）本专利技术的深层土壤相对滑移的监测装置，通过滑块将探测部分的位移转化为对应的电容值，电容器定极板与电容器动极板之间的距离变动，电容值也随之变化，通过测量电容值的变化情况则可以计算出滑块滑动的距离从而定位滑块的位置，继而得出探测部分探测到的土壤运动情况；利用电容值变化推算出土壤的实际滑移情况，该方式可以获得较高的监测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深层土壤相对滑移的监测装置，其特征在于，包括探测部分、转接部分、转换部分和处理部分；所述探测部分设置于监测土壤（6.1）中并随监测土壤（6.1）进行位移，所述探测部分通过转接部分连接转换部分，通过转换部分将探测部分的位移量转换为对应的电信号，所述处理部分与转换部分连接并用于将电信号转换为监测土壤（6.1）的滑移量和滑移方向角；所述转换部分包括滑块（3.8）、相对设置的第一电容器动极板（3.9）和第一电容器定极板（3.10）以及相对设置的第二电容器动极板（3.11）和第二电容器定极板（3.12），所述滑块（3.8）与转接部分连接且由转接部分驱动滑块（3.8）在第一方向和第二方向上运动；所述第一电容器动极板（3.9）跟随滑块（3.8）在第一方向上运动，所述第二电容器动极板（3.11）跟随滑块（3.8）在第二方向上运动，从而实现改变第一电容器动极板（3.9）和第一电容器定极板（3.10）间以及第二电容器动极板（3.11）和第二电容器定极板（3.12）间的距离，从而将探测部分的位移量转换为两组电容值。2.根据权利要求1所述的深层土壤相对滑移的监测装置，其特征在于，所述转换部分还包括第二滑动轴（3.2）、第二基轴（3.3）、第一基轴（3.4）和第一滑动轴（3.7），两件第二基轴（3.3）和两件第一基轴（3.4）间隔设置且依次连接构成方形框架，所述第二滑动轴（3.2）的两端分别与第二基轴（3.3）滑动连接，所述第一滑动轴（3.7）的两端分别与第一基轴（3.4）滑动连接；所述第二滑动轴（3.2）和第一滑动轴（3.7）均与滑块（3.8）可滑动连接，实现滑块（3.8）沿第一方向和第二方向滑动；所述第一电容器动极板（3.9）设置于第一滑动轴（3.7）的端部，所述第二电容器动极板（3.11）设置于第二滑动轴（3.2）的端部，所述第一电容器定极板（3.10）和第二电容器定极板（3.12）均固定设置于方形框架上。3.根据权利要求2所述的深层土壤相对滑移的监测装置，其特征在于，还包括盒体（5.3）和顶盖（5.4），所述顶盖（5.4）设置于盒体（5.3）的上开口处；所述转换部分设置于所述顶盖（5.4）的下表面上；所述第一基轴（3.4）与第二基轴（3.3）的端部均设置于安装柱（3.5）上，所述第一电容器定极板（3.10）和第二电容器定极板（3.12）均固定设置于安装柱（3.5）上，所述安装柱（3.5）设置于所述顶盖（5.4）的下表面上。4.根据权利要求3所述的深层土壤相对滑移的监测装置，其特征在于，所述转接部分设置于盒体（5.3）内，所述转接部分包括连接杆（2.1）、第一活动万向节（2.4）、固定万向节（2.6）、比例杆（2.9）以及第二活动万向节（2.11），所述连接杆（2.1）上设有球形凸起（2.2），所述盒体（5.3）的下面板上设有底座（2.3）且所述底座（2.3）上设有与球形凸起（2.2）相匹配的型腔，所述连接杆（2.1）贯穿盒体（5.3）的下面板及底座（2.3）设置且连接杆（2.1）通过球形凸起（2.2）活动设置于型腔中；所述固定万向节（2.6）设置于盒体（5.3）的侧壁上，所述比例杆（2.9）的杆身与固定万向节（2.6）活动连接，所述比例杆（2.9）的一端通过第一活动万向节（2.4）与连接杆（2.1）的端部连接，所述比例杆（2.9）的另一端通过第二活动万向节（2.11）与滑块（3.8）下方的滑杆（3.1）活动连接。5.根据权利要求4所述的深层土壤相对滑移的监测装置，其特征在于，所述固定万向节（2.6）通过固定杆（2.7）设置于盒体（5.3）的侧壁上，所述固定万向节（2.6）中的中部套筒（2.8）滑动套设于比例杆（2.9）的杆身上；所述第二活动万向节（2.11）中的套筒拨叉（2.12）滑动套设于滑杆（3.1）上。
6.根据权利要求5所述的深层土壤相对滑移的监测装置，其特征在于，所述比例杆（2.9）靠近滑杆（3.1）的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘妙群，周俊华，熊用，吴勇生，雷孟飞，赵莉，
申请(专利权)人：湖南联智科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：