一种挖方工程边坡自预警加固结构的制作方法

1.本发明涉及挖方工程技术领域，更具体地说，涉及一种挖方工程边坡自预警加固结构。


背景技术：

2.土方开挖是工程初期以至施工过程中的关键工序。将土和岩石进行松动、破碎、挖掘并运出的工程。按岩土性质，土石方开挖分土方开挖和石方开挖。
3.土方开挖按施工环境是露天、地下或水下，分为明挖、洞挖和水下开挖分类。在水利工程中，土方开挖广泛应用于场地平整和削坡，水工建筑物（水闸、坝、溢洪道、水电站厂房、泵站建筑物等）地基开挖，地下洞室（水工隧洞、地下厂房、各类平洞、竖井和斜井）开挖，河道、渠道、港口开挖及疏浚，填筑材料、建筑石料及混凝土骨料开采，围堰等临时建筑物或砌石、混凝土结构物的拆除等。
4.在挖方的过程中，由于地质环境的不同，容易出现塌方现象，不仅会对工程进度造成影响，同时威胁到设备及人的安全，因此现有技术中往往会对边坡采取加固措施，但是缺乏预警功能，在边坡出现塌方时难以及时发现和补救，而边坡在塌方前必然会先出现开裂分离的情况，因此可以在这段时间内及时发现便可以采取措施来进行挽救。


技术实现要素：

5.1．要解决的技术问题针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种挖方工程边坡自预警加固结构，可以通过对边坡进行加固的同时提供自预警功能，当边坡出现局部塌方前，锚固在其中的预警锚杆可以立即感知到，并且跟随塌方一起发生分离现象，并且在分离时中感知部内的预裂囊会发生破裂现象，其内部的预警液流出并输送至透明显色端中发生明显的颜色变化，从而及时对技术人员进行提示，同时预警液在输送的过程中会途经诱伸套，对其进行部分溶解，接触绑定后的诱伸套触发延伸动作，并通过延伸孔进入到土方内进行加固滞留，使得土方不易继续塌陷，为技术人员的补救赢得宝贵的时间。
6.2．技术方案为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
7.一种挖方工程边坡自预警加固结构，包括锚固于边坡上的多根预警锚杆，所述预警锚杆包括透明显色端、前动部、中感知部以及后定部，且透明显色端位于边坡外侧并与前动部之间固定连接，所述中感知部内设有预裂囊，且预裂囊与前动部和后定部的两个对角点相连接，所述预裂囊内填充有预警液，所述前动部上开设有流道，且流道与透明显色端相连通，所述流道内设有多个均匀分布的诱伸套，所述前动部上开设有多个与诱伸套相对应的延伸孔。
8.进一步的，所述诱伸套包括一对驱动膜、水消粘层以及一对滞留柱，一对所述水消粘层上下对称连接于流道内侧壁上，所述水消粘层连接于一对驱动膜之间，所述滞留柱固
定连接于驱动膜远离水消粘层的一端，且延伸至延伸孔表面，正常状态下水消粘层对一对驱动膜起到粘接固定的作用，在预警液释放后与其接触，迫使水消粘层溶解对驱动膜接触绑定，驱动膜在弹力作用下推动滞留柱插入至土方内进行加固，延缓土方的继续塌陷。
9.进一步的，所述驱动膜采用弹性材料制成，且驱动膜处于弹性拉伸状态，所述水消粘层采用水溶胶制成，所述滞留柱采用硬质材料制成。
10.进一步的，所述预警液为混合有彩色颜料的水，所述驱动膜内填充有硝石粉末，在驱动膜解除绑定恢复形状时，会挤压硝石粉末进行释放，从而与水分接触后溶解吸收大量的热量，促使水分结冰，不仅提高滞留柱和土方之间的连接强度，同时也利于对土方进行一定程度的加固。
11.进一步的，所述滞留柱包括主柱、外延头以及套环，所述主柱与驱动膜固定连接，所述外延头固定连接于主柱的端部，所述套环套接于主柱和外延头的连接处，所述套环与延伸孔贴合，套环对延伸孔进行封闭，防止硝石粉末提前泄露，在跟随外延头移出延伸孔后，硝石粉末可以顺利释放。
12.进一步的，所述主柱内镶嵌连接有主输水纤维管，且主输水纤维管贯穿驱动膜并延伸至水消粘层内，所述外延头外端固定连接有多个均匀分布的吸水贴，所述吸水贴与主输水纤维管之间固定连接有分输水纤维管，主输水纤维管和分输水纤维管可以依次将流道内的部分水分输送至吸水贴上，然后与释放出去的硝石粉末进行接触溶解，对周围环境形成明显的降温同时使得水分结冰，提高与土方之间的连接强度。
13.进一步的，所述中感知部内还填充有河沙，所述流道开口处固定连接有滤网，河沙一方面可以对预裂囊进行保护，可以有效缓冲设备工作时引起的土方震动，另一方面填充于中感知部内，可以占据水的空间，使得水在释放之后可以充分进入到流道内进行输送，不易过多的残留在中感知部内导致流出的水分较少。
14.进一步的，所述预裂囊包括外包壳、内自裂囊以及控位拉绳，所述外包壳包覆于内自裂囊外表面，所述控位拉绳镶嵌连接于内自裂囊内，且控位拉绳两端分别贯穿内自裂囊并与前动部和后定部固定连接，外包壳起到对内自裂囊的防护作用，在土方即将发生塌陷时首先出现的是开裂，因此前动部和后定部之间会受力趋向分离，在内自裂囊受到控位拉绳的拉力过大时会发生破裂现象，从而释放出内部的预警液。
15.进一步的，所述外包壳采用一对半壳粘接为一体，所述内自裂囊采用脆性材料制成，所述控位拉绳采用非弹性材料制成，一对半壳之间具有一定的粘接强度，可以起到对土方的加固作用，在土方开裂受力过大时会分离。
16.进一步的，所述外包壳采用一对半壳抵接但相互独立，且部分预警锚杆替换为普通锚杆，主要通过普通锚杆对土方进行加固，预警锚杆起到辅助加固作用，其主要提供预警功能，因此外包壳相互独立可以提高预警精度，从而及时的进行感知分离。
17.3．有益效果相比于现有技术，本发明的优点在于：（1）本方案可以通过对边坡进行加固的同时提供自预警功能，当边坡出现局部塌方前，锚固在其中的预警锚杆可以立即感知到，并且跟随塌方一起发生分离现象，并且在分离时中感知部内的预裂囊会发生破裂现象，其内部的预警液流出并输送至透明显色端中发生明显的颜色变化，从而及时对技术人员进行提示，同时预警液在输送的过程中会途经诱
伸套，对其进行部分溶解，接触绑定后的诱伸套触发延伸动作，并通过延伸孔进入到土方内进行加固滞留，使得土方不易继续塌陷，为技术人员的补救赢得宝贵的时间。
18.（2）诱伸套包括一对驱动膜、水消粘层以及一对滞留柱，一对水消粘层上下对称连接于流道内侧壁上，水消粘层连接于一对驱动膜之间，滞留柱固定连接于驱动膜远离水消粘层的一端，且延伸至延伸孔表面，正常状态下水消粘层对一对驱动膜起到粘接固定的作用，在预警液释放后与其接触，迫使水消粘层溶解对驱动膜接触绑定，驱动膜在弹力作用下推动滞留柱插入至土方内进行加固，延缓土方的继续塌陷。
19.（3）预警液为混合有彩色颜料的水，驱动膜内填充有硝石粉末，在驱动膜解除绑定恢复形状时，会挤压硝石粉末进行释放，从而与水分接触后溶解吸收大量的热量，促使水分结冰，不仅提高滞留柱和土方之间的连接强度，同时也利于对土方进行一定程度的加固。
20.（4）主柱内镶嵌连接有主输水纤维管，且主输水纤维管贯穿驱动膜并延伸至水消粘层内，外延头外端固定连接有多个均匀分布的吸水贴，吸水贴与主输水纤维管之间固定连接有分输水纤维管，主输水纤维管和分输水纤维管可以依次将流道内的部分水分输送至吸水贴上，然后与释放出去的硝石粉末进行接触溶解，对周围环境形成明显的降温同时使得水分结冰，提高与土方之间的连接强度。
21.（5）中感知部内还填充有河沙，流道开口处固定连接有滤网，河沙一方面可以对预裂囊进行保护，可以有效缓冲设备工作时引起的土方震动，另一方面填充于中感知部内，可以占据水的空间，使得水在释放之后可以充分进入到流道内进行输送，不易过多的残留在中感知部内导致流出的水分较少。
22.（6）预裂囊包括外包壳、内自裂囊以及控位拉绳，外包壳包覆于内自裂囊外表面，控位拉绳镶嵌连接于内自裂囊内，且控位拉绳两端分别贯穿内自裂囊并与前动部和后定部固定连接，外包壳起到对内自裂囊的防护作用，在土方即将发生塌陷时首先出现的是开裂，因此前动部和后定部之间会受力趋向分离，在内自裂囊受到控位拉绳的拉力过大时会发生破裂现象，从而释放出内部的预警液。
附图说明
23.图1为本发明实施例1、2的结构示意图；图2为本发明在土方开裂时的结构示意图；图3为本发明实施例1中预警锚杆的结构示意图；图4为本发明实施例2中预警锚杆的结构示意图；图5为本发明实施例2中预警锚杆正常状态下的剖视图；图6为本发明实施例2中预警锚杆预警状态下的剖视图；图7为本发明预裂囊的结构示意图；图8为本发明诱伸套的结构示意图；图9为本发明滞留柱的局部剖视图；图10为本发明实施例3的结构示意图。
24.图中标号说明：1预警锚杆、11透明显色端、12前动部、13中感知部、14后定部、2普通锚杆、3预裂囊、31外包壳、32内自裂囊、33控位拉绳、4诱伸套、41驱动膜、42水消粘层、43滞留柱、431主
柱、432外延头、433套环、5主输水纤维管、6分输水纤维管、7吸水贴。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.实施例1：请参阅图1
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3，一种挖方工程边坡自预警加固结构，包括锚固于边坡上的多根预警锚杆1，预警锚杆1包括透明显色端11、前动部12、中感知部13以及后定部14，且透明显色端11位于边坡外侧并与前动部12之间固定连接，中感知部13内设有预裂囊3，且预裂囊3与前动部12和后定部14的两个对角点相连接，预裂囊3内填充有预警液，前动部12上开设有流道，且流道与透明显色端11相连通。
29.本实施例中预警锚杆1仅起到加固和预警的作用，但是对于即将发生或者可能发生的塌陷情况无法采取临时加固措施。
30.实施例2：请参阅图1，相比于实施例1，流道内设有多个均匀分布的诱伸套4，前动部12上开设有多个与诱伸套4相对应的延伸孔。
31.请参阅图5
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8，诱伸套4包括一对驱动膜41、水消粘层42以及一对滞留柱43，一对水消粘层42上下对称连接于流道内侧壁上，水消粘层42连接于一对驱动膜41之间，滞留柱43固定连接于驱动膜41远离水消粘层42的一端，且延伸至延伸孔表面，正常状态下水消粘层42对一对驱动膜41起到粘接固定的作用，在预警液释放后与其接触，迫使水消粘层42溶解对驱动膜41接触绑定，驱动膜41在弹力作用下推动滞留柱43插入至土方内进行加固，延缓土方的继续塌陷。
32.驱动膜41采用弹性材料制成，且驱动膜41处于弹性拉伸状态，水消粘层42采用水溶胶制成，滞留柱43采用硬质材料制成。
33.预警液为混合有彩色颜料的水，驱动膜41内填充有硝石粉末，在驱动膜41解除绑定恢复形状时，会挤压硝石粉末进行释放，从而与水分接触后溶解吸收大量的热量，促使水分结冰，不仅提高滞留柱43和土方之间的连接强度，同时也利于对土方进行一定程度的加
固。
34.请参阅图9，滞留柱43包括主柱431、外延头432以及套环433，主柱431与驱动膜41固定连接，外延头432固定连接于主柱431的端部，套环433套接于主柱431和外延头432的连接处，套环433与延伸孔贴合，套环433对延伸孔进行封闭，防止硝石粉末提前泄露，在跟随外延头432移出延伸孔后，硝石粉末可以顺利释放。
35.主柱431内镶嵌连接有主输水纤维管5，且主输水纤维管5贯穿驱动膜41并延伸至水消粘层42内，外延头432外端固定连接有多个均匀分布的吸水贴7，吸水贴7与主输水纤维管5之间固定连接有分输水纤维管6，主输水纤维管5和分输水纤维管6可以依次将流道内的部分水分输送至吸水贴7上，然后与释放出去的硝石粉末进行接触溶解，对周围环境形成明显的降温同时使得水分结冰，提高与土方之间的连接强度。
36.主输水纤维管5和分输水纤维管6具有良好的毛细吸水性，吸水贴7采用具有良好吸水效果的材料制成，可以充分吸收流道内的水分。
37.中感知部13内还填充有河沙，流道开口处固定连接有滤网，河沙一方面可以对预裂囊3进行保护，可以有效缓冲设备工作时引起的土方震动，另一方面填充于中感知部13内，可以占据水的空间，使得水在释放之后可以充分进入到流道内进行输送，不易过多的残留在中感知部13内导致流出的水分较少。
38.请参阅图7，预裂囊3包括外包壳31、内自裂囊32以及控位拉绳33，外包壳31包覆于内自裂囊32外表面，控位拉绳33镶嵌连接于内自裂囊32内，且控位拉绳33两端分别贯穿内自裂囊32并与前动部12和后定部14固定连接，外包壳31起到对内自裂囊32的防护作用，在土方即将发生塌陷时首先出现的是开裂，因此前动部12和后定部14之间会受力趋向分离，在内自裂囊32受到控位拉绳33的拉力过大时会发生破裂现象，从而释放出内部的预警液。
39.外包壳31采用一对半壳粘接为一体，内自裂囊32采用脆性材料制成，控位拉绳33采用非弹性材料制成，一对半壳之间具有一定的粘接强度，可以起到对土方的加固作用，在土方开裂受力过大时会分离。
40.实施例3：请参阅图10，与实施例2不同的是，外包壳31采用一对半壳抵接但相互独立，且部分预警锚杆1替换为普通锚杆2，主要通过普通锚杆2对土方进行加固，预警锚杆1起到辅助加固作用，其主要提供预警功能，因此外包壳31相互独立可以提高预警精度，从而及时的进行感知分离，其中普通锚杆2的具体使用方式为现有技术，在此不再赘述。
41.理论上实施例3中预警锚杆1和普通锚杆2相互组合的效果更好，技术人员可以针对不同的地质环境进行选择，例如地质情况良好的时候，可以采用实施例2，在地质情况较差的时候，可以采用实施例3。
42.本发明可以通过对边坡进行加固的同时提供自预警功能，当边坡出现局部塌方前，锚固在其中的预警锚杆1可以立即感知到，并且跟随塌方一起发生分离现象，并且在分离时中感知部13内的预裂囊3会发生破裂现象，其内部的预警液流出并输送至透明显色端11中发生明显的颜色变化，从而及时对技术人员进行提示，同时预警液在输送的过程中会途经诱伸套4，对其进行部分溶解，接触绑定后的诱伸套4触发延伸动作，并通过延伸孔进入到土方内进行加固滞留，使得土方不易继续塌陷，为技术人员的补救赢得宝贵的时间。
43.以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何
熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。