一种用于边坡滑坡预警的导波监测方法技术

本发明专利技术公开了一种用于边坡滑坡预警的导波监测方法，能通过分析研究接收的导波信号，判断边坡是否发生变形破坏，根据室内试验得到的边坡滑移速率量化结果，可以掌握被监测边坡的变形滑移速率的快慢，能实现边坡的自动化监测，从而达到对边坡的坡体进行安全监测的目的，具备成本低、全天候自动监测、监测方法操作简单易行、数据分析简单、误差因素少探测精度较高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于边坡滑坡预警的导波监测方法
本专利技术涉及边坡
，具体涉及一种用于边坡滑坡预警的导波监测方法。
技术介绍
随着中国经济的快速发展，在矿山、公路、铁路和水利水电等工程建设中，均涉及到边坡的开挖，经常面临不同类型和规模的边坡失稳问题。边坡滑坡已成为最为频发的地质灾害之一，并严重威胁人们的生命和财产安全及影响工程的安全建设和运营。国内外边坡稳定性监测技术和方法很多，主要分为位移监测和应力监测。位移监测技术包括：(1)普通技术：简易伸长计、多点位移计、经纬仪、水准仪等。这些监测元件原理简单、价格便宜，但自动化程度低、需要专门的测量人员。(2)光电技术：全站仪、光电测距仪、摄影经纬仪、激光扫描仪、光纤等。可对多个点的移动进行测量，但易受环境的影响。(3)现代技术：全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、遥感(RS)、地基合成孔径雷达(GB-SAR)等。应力是难于直接测定的物理量，一般采用间接方法测定。常见的应力监测元件：钢弦压力盒、液压枕、电阻应变计、光弹应力计等。也有通过监测致滑力的锚索滑坡监测系统，其原理为在边坡中埋设一锚索，边坡滑动引起锚索受力，根据锚索的受力情况反演边坡岩体深部的滑动力变化，实现滑坡监测预警。地球物理方法也是常见的边坡稳定性监测方法，如：地震勘探法、地质雷达法、高密度电法、微震监测法、声发射监测方法等。当下的边坡稳定性监测技术的研究热点主要集中在“高精度、自动化、新技术”等方面。导致监测预警技术复杂、设备价格昂贵，而普通监测方法精度及可靠性程度不高，难以满足需求。边坡变形失稳时会产生弹性波，声发射监测技术是通过捕获和测量弹性波来确定边坡的变形程度。声发射监测在岩土工程的应用中并不是一项新技术，国内外科研人员已经应用该技术研究土质和岩质边坡稳定性超过50年了。通过使用波导杆提供一个低衰减路径来解决信号传播距离短的问题。但绝大多数研究只是定性的描述了破坏过程的声学特性，没有建立声发射参数与损伤或滑移变形程度的定量关系，并运用在边坡滑坡预警上。
技术实现思路
因此，为了克服的现有技术对边坡滑坡预警监测过程技术复杂、设备价格昂贵，应用不够广泛的缺陷，本专利技术提供一种用于边坡滑坡预警的导波监测方法，丰富了边坡预警监测手段，造价相对便宜的同时能够准确的预警边坡滑坡变形，能够广泛的被应用。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：第一方面，本专利技术实施例提供一种用于边坡滑坡预警的导波监测方法，包括:收集相关边坡的工程地质信息，确定边坡滑移面的位置，并根据边坡滑移面的位置确定监测点位置；在所述监测点位置钻孔预埋波导杆阵列，并在波导杆的端部安装导波传感器；建立信号采集基站，通过无线信号传输单元按预设数据采集频率，远程对导波振铃计数特征参数进行采集；将采集到的导波振铃计数特征参数汇总发送至中央处理器进行其进行分析处理，得到振铃计数率和累计振铃计数，所述振铃计数率是预设单位时间内的振铃计数之和，累计振铃计数为预设一段时间内振铃计数的累计叠加，通过振铃计数率和累计振铃计数判断边坡是否发生变形破坏；利用室内试验得出累计振铃计数和变形存在良好的线性关系，分别对累计振铃计数和变形进行求导，得到导波速率和滑移速率；X是室内试验预设的滑移速率，Y是导波速率，对若干个(X,Y)点作拟合，建立滑移速率与导波速率之间的关系；根据现场监测得到的累计振铃计数求出导波速率，通过滑移速率与导波速率之间的关系，计算出边坡的滑移速率。优选地，间隔预设时间计算一次导波速率，结合变形速率与导波速率之间的函数关系，得到边坡的滑移速率。优选地，在所述监测点位置钻孔预埋波导杆阵列的过程，包括：按照预设孔径在监测点位置钻孔，钻孔的方向垂直边坡面的方向，钻孔要穿过潜在边坡滑移面的位置超深预设的距离；根据不同的地质条件选择不同的孔间距，确定波导杆根数；将波导杆放置于钻孔的中心位置，沿钻孔底部开始，在所述波导杆与钻孔管壁间填充砾石至低于孔口预设距离处，最后用混凝土对孔口进行密封。优选地，所述预设孔径为90mm，砾石直径为4mm～8mm。优选地，所述波导杆选用304不锈钢圆钢，所述波导杆的直径选择为16mm，波导杆的密度为7.93g/cm3，弹性模量为210GPa，泊松比为0.3，纵波衰减系数0.003Np/wl，横波衰减系数0.008Np/wl，所述波导杆长度为L杆＝L孔+0.3，L孔为钻孔的长度，单位为m。优选地，在波导杆的端部安装导波传感器的过程，包括：所述波导杆在地表露出0.3m，端部安装导波传感器，导波传感器连接前置放大器及滤波器，分别对信号进行放大器增益，以及将频率限制在预设低频范围内，并用保护罩罩住导波传感器元件。优选的，所述预设数据采集频率，包括：正常工况下，工作人员每天对传感器进行远程访问，下载采集到的振铃计数率和累计振铃计数整理汇总；每隔一个星期到现场进行检查，有无损坏情况；降雨或外部作业干扰下，每隔一小时监控采集到的数据；在极端天气或强烈外部作业扰动下，每隔半小时监控一次数据，并在现场安全地区安排相应的人员实时汇报边坡情况，以及做好警戒措施。优选地，所述通过振铃计数率和累计振铃计数判断边坡是否发生变形破坏的步骤，包括：绘制振铃计数率和累计振铃计数随时间的变化曲线来监测边坡滑动变化趋势，若振铃计数率和累计振铃计数随着时间的增加而增加，表征边坡处于变形阶段；导波监测滑坡发生的全过程时，振铃计数率会出现“上升-下降”的变化趋势，上升趋势越剧烈，表征速度变化越大，下降则表征边坡重新恢复稳定状态，累计振铃计数曲线整体呈“S”型；同一时间当振铃计数率处于较高水平，边坡的变形速率也处于一个较高的值，振铃计数率与变形速率成正比；振铃计数率也会随着变形的增加而增加，在后期累计振铃计数都会达到一个较高的水平；如果振铃计数率一开始就处于一个较高的水平，说明边坡失稳较为剧烈。优选地，所述信号采集基站由太阳能蓄电池供电，其设置有数据采集处理系统，与所述滤波器连接，只记录和存储导波振铃计数特征参数。优选地，所述边坡为岩质边坡或土质边坡。本专利技术技术方案，具有如下优点：本专利技术提供的用于边坡滑坡预警的导波监测方法，能通过分析研究接收的导波信号，判断边坡是否发生变形破坏，根据室内试验得到的边坡滑移速率量化结果，可以掌握被监测边坡的变形滑移速率的快慢，能实现边坡的自动化监测，从而达到对边坡的坡体进行安全监测的目的，具备成本低、全天候自动监测、监测方法操作简单易行、数据分析简单、误差因素少探测精度较高的优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施方式，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。图1为本专利技术实施例中提供的用于边坡滑坡预警的导波监测方法的一个具体示例的流程图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于边坡滑坡预警的导波监测方法，其特征在于，包括：/n收集相关边坡的工程地质信息，确定边坡滑移面的位置，并根据边坡滑移面的位置确定监测点位置；/n在所述监测点位置钻孔预埋波导杆阵列，并在波导杆的端部安装导波传感器；/n建立信号采集基站，通过无线信号传输单元按预设数据采集频率，远程对导波振铃计数特征参数进行采集；/n将采集到的导波振铃计数特征参数汇总发送至中央处理器进行其进行分析处理，得到振铃计数率和累计振铃计数，所述振铃计数率是预设单位时间内的振铃计数之和，累计振铃计数为预设一段时间内振铃计数的累计叠加，通过振铃计数率和累计振铃计数判断边坡是否发生变形破坏；/n利用室内试验得出累计振铃计数和变形存在良好的线性关系，分别对累计振铃计数和变形进行求导，得到导波速率和滑移速率；X是室内试验预设的滑移速率，Y是导波速率，对若干个(X,Y)点作拟合，建立滑移速率与导波速率之间的关系；/n根据现场监测得到的累计振铃计数求出导波速率，通过滑移速率与导波速率之间的关系，计算出边坡的滑移速率。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于边坡滑坡预警的导波监测方法，其特征在于，包括：
收集相关边坡的工程地质信息，确定边坡滑移面的位置，并根据边坡滑移面的位置确定监测点位置；
在所述监测点位置钻孔预埋波导杆阵列，并在波导杆的端部安装导波传感器；
建立信号采集基站，通过无线信号传输单元按预设数据采集频率，远程对导波振铃计数特征参数进行采集；
将采集到的导波振铃计数特征参数汇总发送至中央处理器进行其进行分析处理，得到振铃计数率和累计振铃计数，所述振铃计数率是预设单位时间内的振铃计数之和，累计振铃计数为预设一段时间内振铃计数的累计叠加，通过振铃计数率和累计振铃计数判断边坡是否发生变形破坏；
利用室内试验得出累计振铃计数和变形存在良好的线性关系，分别对累计振铃计数和变形进行求导，得到导波速率和滑移速率；X是室内试验预设的滑移速率，Y是导波速率，对若干个(X,Y)点作拟合，建立滑移速率与导波速率之间的关系；
根据现场监测得到的累计振铃计数求出导波速率，通过滑移速率与导波速率之间的关系，计算出边坡的滑移速率。


2.根据权利要求1所述的用于边坡滑坡预警的导波监测方法，其特征在于，间隔预设时间计算一次导波速率，结合变形速率与导波速率之间的函数关系，得到边坡的滑移速率。


3.根据权利要求1所述的用于边坡滑坡预警的导波监测方法，其特征在于，在所述监测点位置钻孔预埋波导杆阵列的过程，包括：
按照预设孔径在监测点位置钻孔，钻孔的方向垂直边坡面的方向，钻孔要穿过潜在边坡滑移面的位置超深预设的距离；
根据不同的地质条件选择不同的孔间距，确定波导杆根数；
将波导杆放置于钻孔的中心位置，沿钻孔底部开始，在所述波导杆与钻孔管壁间填充砾石至低于孔口预设距离处，最后用混凝土对孔口进行密封。


4.根据权利要求3所述的用于边坡滑坡预警的导波监测方法，其特征在于，所述预设孔径为90mm，砾石直径为4mm～8mm。


5.根据权利要求4所述的用于边坡滑坡预警的导波监测方法，其特征在于，所述波导杆选用304不锈钢圆钢，所述波导杆的直径选择为16mm，波导杆的密度为7.93g/cm3，弹性模量为210GPa，泊松比为0.3，纵波衰...

【专利技术属性】
技术研发人员：何文，郑场松，林凤翻，李深海，徐学华，聂闻，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：江西;36