一种强效应预制磁场布设系统及布设方法技术方案

本申请提供了一种强效应预制磁场布设系统及布设方法，包括设置于钻孔外的电源、控制系统、牵引机构和放置于钻孔内的布设探头；布设探头包括壳体和固定连接在壳体内的传送装置、旋转装置和可伸缩的顶伸装置；壳体上设有布设工作窗口；传送装置包括伺服电机、同步带轮、带轮轴、带轮轴承、同步带和固定在同步带上的多个绝缘固定槽；同步带沿布设探头的高度方向布置；旋转装置包括电机、主机轴和固定连接在主机轴上的基座，主机轴水平设置；顶伸装置固定连接在基座上，顶伸装置包括抓取槽和设于抓取槽内的电磁片。本申请能有效解决预制磁场效应较小、监测信号较弱、检测稳定性较差等问题，能够满足滑坡深部变形大位移的应用场景。能够满足滑坡深部变形大位移的应用场景。能够满足滑坡深部变形大位移的应用场景。

【技术实现步骤摘要】
一种强效应预制磁场布设系统及布设方法


[0001]本申请属于滑坡灾害监测预警
，更具体地说，是涉及一种强效应预制磁场布设系统及布设方法。

技术介绍

[0002]滑坡灾害作为一种自然界常见的重大地质灾害之一，具有极大的危害性。我国滑坡灾害点多、面广、活动频繁，每年因滑坡产生的直接经济损失就高达数百亿元。因此，如何对滑坡进行有效监测是灾害防范极为重要的课题。
[0003]位移是滑坡变形过程中的重要监测对象，而深部位移监测作为位移监测的重要环节之一，其对于滑移面滑动位移的反应具有良好的一致性与直接性，在确定滑面位置、感测滑体蠕滑过程、评估其稳定性、实现滑坡预警中发挥着不可替代的作用。当前常用的滑坡深部变形监测方法各有利弊：光纤传感技术在目前的试验应用中较为广泛，但存在抗干扰性差、测量量程小等较为突出的问题。同轴电缆时域反射技术(TDR)布设灵活、监测范围大、可远程实时监控，但不能确定边坡位移量和移动方向，且不适于无剪切作用和坡体位移较大的滑坡监测。位移计监测中拉线式位移计因其监测量程较大、成本较低应用范围较广，但监测精度受拉线材质影响较大且不耐水压。钻孔测斜技术精度高、易遥测、受外界因素干扰少，是现有测量手段中广受认可也是应用最为广泛的滑坡变形监测方法，但该方法测程有限、成本较高，并且在深部变形较大时，测斜管易被剪断并导致无法测量。
[0004]除此之外，三峡大学提出了几种基于深部监测孔的磁定位地下位移监测方式，但该方法缺乏对滑体变形后地下空间影响磁探测器供电环境的考虑，且并未阐明磁定位装置的具体布设方法。基于此，中国地质大学(武汉)提出了一种预制磁场布设系统及配套的滑坡变形状态响应方法(CN110736422B)，并在此之上提出了布设机械优化和建立快速布设系统等改进方案；该方法精度较高，布设便捷，能有效解决测斜管
‑
土耦合变形问题；但该方法中布设的永磁体体积过小，在土体产生大变形导致磁体距离探测器过远时无法被探测，从而影响滑体位移监测的效果。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种强效应预制磁场布设系统及布设方法，以解决现有技术中的布设磁体过小而导致的预制磁场较弱、监测的测稳定性与精确度较差的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本申请的第一方面，提供了一种强效应预制磁场布设系统，包括设置于钻孔外的电源、控制系统、牵引机构和放置于钻孔内的布设探头；
[0007]所述布设探头包括壳体和固定连接在所述壳体内的传送装置、旋转装置和可伸缩的顶伸装置；
[0008]所述壳体上设有布设工作窗口；
[0009]所述传送装置包括伺服电机、同步带轮、带轮轴、带轮轴承、同步带和固定在所述同步带上的多个绝缘固定槽，所述绝缘固定槽用于固定磁性球体；所述同步带沿所述布设
探头的高度方向布置；
[0010]所述旋转装置包括电机、主机轴和固定连接在所述主机轴上的基座，所述主机轴水平设置；
[0011]所述顶伸装置固定连接在所述基座上，所述顶伸装置包括抓取槽和设于所述抓取槽内的电磁片，所述抓取槽用于固定磁性球体；
[0012]在第一状态下，所述绝缘固定槽和所述抓取槽的槽口相对且所述绝缘固定槽和所述抓取槽在竖直方向的中心轴线在同一竖直线上；在第二状态下，所述抓取槽的槽口正对所述布设工作窗口；
[0013]所述电源用于为整个系统供电，所述牵引机构与所述布设探头连接；所述控制系统用于控制所述牵引机构、所述伺服电机、所述电机、所述顶伸装置和所述电磁片。
[0014]进一步地，还包括液压机，所述顶伸装置还包括升降连杆和液压杆，所述液压机和所述液压杆间通过液压油管连接，所述液压杆带动所述升降连杆进行升降动作。
[0015]进一步地，所述液压油管、所述电源的电源线缆和所述控制系统的控制线缆一起并入集束线缆，所述牵引机构通过所述集束线缆与所述布设探头连接，所述壳体上开设有集束线缆开口。
[0016]进一步地，所述壳体呈夹层设置，所述壳体的侧壁上开有用于所述控制线缆、所述电源线缆和所述液压油管通过的线缆孔，所述电源线缆、所述控制线缆和所述液压油管在所述壳体的夹层中合并为所述集束线缆。
[0017]进一步地，所述壳体还设有配重体。
[0018]进一步地，所述主机轴上设有用于连接所述基座的键槽。
[0019]进一步地，所述传送装置在所述壳体内对称设有两个，两个所述传送装置呈上下设置；所述旋转装置设于两个所述传送装置之间；每个所述旋转装置的所述基座上均固定连接有一个所述顶伸装置；所述布设工作窗口对称设有两个。
[0020]进一步地，两个所述布设工作窗口在竖直方向上错位设置。
[0021]进一步地，所述电磁片设于所述抓取槽的底部中心位置。
[0022]本申请的第二方面，提供了一种强效应预制磁场布设系统的布设方法，包括以下步骤：
[0023]S1、通过控制系统控制牵引机构，将布设探头下放至钻孔底部的滑带位置，记录所述布设探头的下放深度，用于确定滑带的深度；
[0024]S2、通过所述控制系统控制两个伺服电机，两个所述伺服电机分别驱动两组传送装置运作，所述传送装置上储存有磁性球体，两组所述传送装置分别将两个所述磁性球体传送到顶伸装置的正上方和正下方；通过所述控制系统控制液压机，所述液压机分别驱动两组液压杆，两组所述液压杆带动所述顶伸装置伸长；通过所述控制系统给所述顶伸装置两端的两个电磁片通电，所述电磁片通电带磁后以吸附的方式抓取两个磁性球体，之后所述顶伸装置缩短；通过所述控制系统控制电机，所述电机驱动旋转装置朝布设工作窗口方向进行90
°
旋转，使所述顶伸装置和磁性球体呈对准所述布设工作窗口开口的水平方向；通过所述控制系统控制所述液压机，所述液压机分别驱动两组所述顶伸装置完全伸长，将两个磁性球体对称压入钻孔孔壁内，得到监测点；
[0025]S3、通过所述控制系统控制两个所述液压机，所述液压机分别驱动两组所述顶伸
装置缩短至初始状态；通过所述控制系统控制所述电机，所述电机驱动所述旋转装置朝所述传送装置方向进行90
°
旋转，使所述顶伸装置呈对准所述传送装置的竖直方向；此时所述顶伸装置与所述旋转装置均被还原成初始状态；
[0026]S4、通过所述控制系统控制所述牵引机构，所述牵引机构上提所述布设探头至预设高度，并重复步骤S2、S3；
[0027]S5、重复步骤S4，直至得到所有预布设的监测点，并对所有磁性球体的位置进行编号；
[0028]S6、在钻孔内安设测斜管，并在所述测斜管外围回填与钻孔周围岩土体相似的材料，在所述测斜管内下放滑动式磁探测探头，所述滑动式磁探测探头通过通信线缆连接钻孔外的磁探测数据处理器，所述滑动式磁探测探头探测到监测点处磁性球体的磁信号，所述磁探测数据处理器通过磁定位算法计算出每一磁性球体的空间位置，由此确定其代表的监测点的当前空间位移状态。
[0029]与现有技术相比，本申请具有以下的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强效应预制磁场布设系统，其特征在于，包括设置于钻孔外的电源、控制系统、牵引机构和放置于钻孔内的布设探头；所述布设探头包括壳体和固定连接在所述壳体内的传送装置、旋转装置和可伸缩的顶伸装置；所述壳体上设有布设工作窗口；所述传送装置包括伺服电机、同步带轮、带轮轴、带轮轴承、同步带和固定在所述同步带上的多个绝缘固定槽，所述绝缘固定槽用于固定磁性球体；所述同步带沿所述布设探头的高度方向布置；所述旋转装置包括电机、主机轴和固定连接在所述主机轴上的基座，所述主机轴水平设置；所述顶伸装置固定连接在所述基座上，所述顶伸装置包括抓取槽和设于所述抓取槽内的电磁片，所述抓取槽用于固定磁性球体；在第一状态下，所述绝缘固定槽和所述抓取槽的槽口相对且所述绝缘固定槽和所述抓取槽在竖直方向的中心轴线在同一竖直线上；在第二状态下，所述抓取槽的槽口正对所述布设工作窗口；所述电源用于为整个系统供电，所述牵引机构与所述布设探头连接；所述控制系统用于控制所述牵引机构、所述伺服电机、所述电机、所述顶伸装置和所述电磁片。2.如权利要求1所述的一种强效应预制磁场布设系统，其特征在于，还包括液压机，所述顶伸装置还包括升降连杆和液压杆，所述液压机和所述液压杆间通过液压油管连接，所述液压杆带动所述升降连杆进行升降动作。3.如权利要求2所述的一种强效应预制磁场布设系统，其特征在于，所述液压油管、所述电源的电源线缆和所述控制系统的控制线缆一起并入集束线缆，所述牵引机构通过所述集束线缆与所述布设探头连接，所述壳体上开设有集束线缆开口。4.如权利要求3所述的一种强效应预制磁场布设系统，其特征在于，所述壳体呈夹层设置，所述壳体的侧壁上开有用于所述控制线缆、所述电源线缆和所述液压油管通过的线缆孔，所述电源线缆、所述控制线缆和所述液压油管在所述壳体的夹层中合并为所述集束线缆。5.如权利要求1所述的一种强效应预制磁场布设系统，其特征在于，所述壳体还设有配重体。6.如权利要求1所述的一种强效应预制磁场布设系统，其特征在于，所述主机轴上设有用于连接所述基座的键槽。7.如权利要求1
‑
6任一项所述的一种强效应预制磁场布设系统，其特征在于，所述传送装置在所述壳体内对称设有两个，两个所述传送装置呈上下设置；所述旋转装置设于两个所述传送装置之间；每个所述旋转装置的所述基座上均固定连接有一...

【专利技术属性】
技术研发人员：周碧滢，唐辉明，张永权，张俊荣，张抒，王倩芸，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：