本发明专利技术涉及一种山体滑坡预警装置及其使用方法，包括锚杆、监测电路和警报电路，所述锚杆上设有迎坡面、左侧面和右侧面，所述左侧面与所述迎坡面的夹角为钝角，所述右侧面与所述迎坡面的夹角为钝角，在所述迎坡面上设有迎坡面压力传感器和土壤含水量传感器，所述左侧面设有左侧面压力传感器，所述右侧面设有右侧面压力传感器，所述监测电路的输入端分别与所述迎坡面压力传感器的输出端、所述左侧面压力传感器的输出端、所述右侧面压力传感器的输出端、所述土壤含水量传感器的输出端电连接，所述监测电路的输出端与所述警报电路的输入端电连接。使用它可以在降低对边坡土层影响的情况下实现山体滑坡监测预警。况下实现山体滑坡监测预警。况下实现山体滑坡监测预警。
【技术实现步骤摘要】
山体滑坡预警装置及其使用方法
[0001]本专利技术涉及山体滑坡监测
，具体涉及一种山体滑坡预警装置及其使用方法。
技术介绍
[0002]滑坡是斜坡岩土体沿着贯通的剪切破坏面所发生的滑移地质现象，是一种全球性的地质灾害，其数量大、分布广、发生频繁。露天矿开采工程，水利水电工程，交通隧道工程中都会遇到各种各样的高陡边坡，做好滑坡地质灾害的监测是保证各种工程建设顺利进行的前提。
[0003]滑坡监测就是观测和分析各种滑坡前兆现象，记录滑坡形成活动过程的各种工作。为减少滑坡灾害带来的严重危害，科学准确的预测预报是关键。监测数据的准确性、及时性及全面性，直接影响着滑坡预测预报成果的可靠性、真实性。
[0004]公开于2014年的《滑坡监测技术方法综述》（作者：李海鹏、陶志刚、吕谦、孙光林、侯定贵）介绍了几种滑坡监测方法，其提及一种基于下滑力监测的滑坡灾害远程监控系统，主要是在恒阻大变莆缆索上固定力检测杆，通过监测滑动力和抗滑力的变化实现对滑坡的监测。但该方法需要在边坡内部埋入预应力锚索，这会对边坡土层造成大面积扰动，反而不利于降低滑坡发生几率。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提供一种山体滑坡预警装置及其使用方法，以在降低对边坡土层影响的情况下实现山体滑坡监测预警的技术问题。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种山体滑坡预警装置，包括锚杆、监测电路和警报电路，所述锚杆上设有迎坡面、左侧面和右侧面，所述左侧面与所述迎坡面的夹角为钝角，所述右侧面与所述迎坡面的夹角为钝角，在所述迎坡面上设有迎坡面压力传感器和土壤含水量传感器，所述左侧面设有左侧面压力传感器，所述右侧面设有右侧面压力传感器，所述监测电路的输入端分别与所述迎坡面压力传感器的输出端、所述左侧面压力传感器的输出端、所述右侧面压力传感器的输出端、所述土壤含水量传感器的输出端电连接，所述监测电路的输出端与所述警报电路的输入端电连接。
[0007]优选的，所述锚杆包括管材和敷设在管材表面的弹性层，在所述锚杆的表面还设有透水孔，所述管材上设有传感器安装导孔，传感器与弹性层固定连接时，传感器在所述传感器安装导孔的轴向上与所述传感器安装导孔滑移连接。
[0008]优选的，在所述迎坡面上设有平底凹槽，所述平底凹槽的底部用于设置迎坡面压力传感器，所述平底凹槽的底部与所述迎坡面相平行。
[0009]优选的，所述左侧面与所述迎坡面的夹角等于所述右侧面与所述迎坡面的夹角。
[0010]优选的，所述监测电路包括放大电路、滤波电路、模数转换电路和控制处理器，所
述放大电路的输入端用于与迎坡面压力传感器的输出端、左侧面压力传感器的输出端、右侧面压力传感器的输出端或土壤含水量传感器的输出端连接，所述放大电路的输出端与所述滤波电路的输入端电连接，所述滤波电路的输出端与所述模数转换电路的模拟输入端电连接，所述模数转换电路的数字输出端与所述控制处理器的输入端电连接，所述控制处理器的输出端与所述警报电路的控制端电连接。
[0011]前述的山体滑坡预警装置的使用方法，包括以下步骤：监测所述迎坡面压力传感器、所述左侧面压力传感器、所述右侧面压力传感器的压力值和所述土壤含水量传感器的含水量值；设滑坡前或滑坡过程中，土层对锚杆的基础作用力为x，滑动力为A，与迎坡面的法向的夹角为β，设迎坡面压力传感器21的输出值为y1，左侧面压力传感器22的输出值为y2，右侧面压力传感器23的输出值为y3；存在以下关系：x＋Acosβ＝y1；x＋Acos(β＋α)＝y2；x＋Acos(β－α)＝y3；求解方程组的解，得到滑动力A的大小和方向，当滑动力A在警报阈值内，且所述含水量值在滑坡含水量区间内，所述警报电路发出警报。
[0012]本专利技术的有益效果是：1. 本专利技术的山体滑坡预警装置，锚杆上设有迎坡面、左侧面和右侧面，所述左侧面与所述迎坡面的夹角为钝角，所述右侧面与所述迎坡面的夹角为钝角，在所述迎坡面上设有迎坡面压力传感器和土壤含水量传感器，所述左侧面设有左侧面压力传感器，所述右侧面设有右侧面压力传感器，这样，利用土层作用在锚杆的三个侧面的力的方向及迎坡面压力传感器、左侧面压力传感器和右侧面压力传感器的压力测量原理，结合力的作用方式，可以解算得到滑动力A，叠加土壤含水量传感器的含水量值在滑坡含水量区间内时，就会发现警报，如此实现滑坡预测。与大面积铺设网索相比，向土层内打入锚杆对土层的影响更小。
[0013]2. 本专利技术的山体滑坡预警装置，所述锚杆包括管材和敷设在管材表面的弹性层，在所述锚杆的表面还设有透水孔，所述管材上设有传感器安装导孔，传感器与弹性层固定连接时，传感器在所述传感器安装导孔的轴向上与所述传感器安装导孔滑移连接。管材表面贴有弹性层时，管材可以形成硬骨，弹性层可以提供缓冲，避免瞬间冲击力影响压力测量结果，造成误报。
[0014]3. 本专利技术的山体滑坡预警装置，在所述迎坡面上设有平底凹槽，所述平底凹槽的底部用于设置迎坡面压力传感器，所述平底凹槽的底部与所述迎坡面相平行。将迎坡面压力传感器设置在平底凹槽内，可以降低外部因素对压力测量的误差。
[0015]4. 本专利技术的山体滑坡预警装置，所述左侧面与所述迎坡面的夹角等于所述右侧面与所述迎坡面的夹角，这样在测算滑动力A时可以减少计算复杂度。
[0016]5. 本专利技术的山体滑坡预警装置的使用方法，包括以下步骤：监测所述迎坡面压力传感器、所述左侧面压力传感器、所述右侧面压力传感器的压力值和所述土壤含水量传感器的含水量值；
设滑坡前或滑坡过程中，土层对锚杆的基础作用力为x，滑动力为A，与迎坡面的法向的夹角为β。参见图3，设迎坡面压力传感器21的输出值为y1，左侧面压力传感器22的输出值为y2，右侧面压力传感器23的输出值为y3；存在以下关系：x＋Acosβ＝y1；x＋Acos(β＋α)＝y2；x＋Acos(β－α)＝y3；求解方程组的解，得到滑动力A的大小和方向，当滑动力A在警报阈值内，且所述含水量值在滑坡含水量区间内，所述警报电路发出警报。这样就能实现滑坡预测。
附图说明
[0017]图1为一种山体滑坡预警装置的安装有传感器的锚杆的横剖视图。
[0018]图2为一种山体滑坡预警装置的压力传感器的受力示意图。
[0019]图3为一种山体滑坡预警装置的压力传感器受到A向土层滑动力作用的示意图。
[0020]附图标记说明：11、弹性层，12、管材，13、平底凹槽，14、左侧面，15、右侧面，16、透水孔，21、迎坡面压力传感器，22、左侧面压力传感器，23、右侧面压力传感器，3、土壤含水量传感器。
具体实施方式
[0021]下面结合附图，以实施例的形式说明本专利技术，以辅助本
的技术人员理解和实现本专利技术。除另有说明外，不应脱离本
的技术知识背景理解以下的实施例及其中的技术术语。
[0022]实施例1：一种山体滑坡预警装置，参见图1，包括锚杆、监测电路和警报电路，锚杆上设有迎坡面、左侧面14和右侧面15，左侧面本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种山体滑坡预警装置，包括锚杆、监测电路和警报电路，其特征在于，所述锚杆上设有迎坡面、左侧面和右侧面，所述左侧面与所述迎坡面的夹角为钝角，所述右侧面与所述迎坡面的夹角为钝角，在所述迎坡面上设有迎坡面压力传感器和土壤含水量传感器，所述左侧面设有左侧面压力传感器，所述右侧面设有右侧面压力传感器，所述监测电路的输入端分别与所述迎坡面压力传感器的输出端、所述左侧面压力传感器的输出端、所述右侧面压力传感器的输出端、所述土壤含水量传感器的输出端电连接，所述监测电路的输出端与所述警报电路的输入端电连接。2.如权利要求1所述的山体滑坡预警装置，其特征在于，所述锚杆包括管材和敷设在管材表面的弹性层，在所述锚杆的表面还设有透水孔，所述管材上设有传感器安装导孔，传感器与弹性层固定连接时，传感器在所述传感器安装导孔的轴向上与所述传感器安装导孔滑移连接。3.如权利要求1所述的山体滑坡预警装置，其特征在于，在所述迎坡面上设有平底凹槽，所述平底凹槽的底部用于设置迎坡面压力传感器，所述平底凹槽的底部与所述迎坡面相平行。4.如权利要求1所述的山体滑坡预警装置，其特征在于，所述左侧面与所述迎坡面的夹角等于所述右侧面与所述迎坡面的夹角。5.如权利要求1所述的山体滑坡预警装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：付宇，王小东，王闯，翟文华，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：
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