一种用于山体滑坡地质灾害预警装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及山体滑坡技术领域，具体涉及一种用于山体滑坡地质灾害预警装置及其使用方法。


背景技术：

2.山体滑坡是指山体斜坡上某一部分岩土在重力(包括岩土本身重力及地下水的动静压力)作用下，沿着一定的软弱结构面(带)产生剪切位移而整体地向斜坡下方移动的作用和现象。
3.目前，为了避免山体滑坡对人们的生命安全产生影响，常使用山体滑坡预警装置；但目前的滑坡预警装置的监测指标单一，常仅通过监测裂缝张开的大小进行预测，或仅通过监测孔隙水压力来进行预测，使得预警的可靠性较低。


技术实现要素：

4.针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种可靠性高的用于山体滑坡地质灾害预警装置及其使用方法。
5.为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：
6.第一方面，提供了一种用于山体滑坡地质灾害预警装置，其包括：
7.套管，其竖向设置在滑坡体中，其下端与稳定基岩固定连接，其上滑动设置有用于感知滑坡体滑动的滑动块；
8.工作台，其一端与稳定基岩固定连接；
9.安装台，其设置在工作台上，其侧面铰接有转动块和第一齿轮，转动块的一端设置有与滑动块上端连接的牵引绳，转动块的另一端设置有与第一齿轮啮合的第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮的传动比大于1；
10.转速传感器，其设置在安装台上，用于测量第一齿轮的转速；
11.触发杆，其固定设置在第一齿轮上，其位于第一齿轮和安装台之间；
12.光电计数器，其设置在安装台上，用于测量触发杆遮挡其平行光的次数；
13.控制单元，其与转速传感器、光电计数器和若干以不同颜色表示山体滑坡情况的警示灯电连接，其包括：
14.接收模块，用于接收第一齿轮的转速信息和光电计数器的触发次数信息；
15.计算模块，用于根据第一齿轮的转速信息，计算第一齿轮的角加速度信息；
16.判断模块，用于根据第一齿轮的角加速度信息和光电计数器的触发次数信息，判断山体滑坡情况；
17.执行模块，用于根据山体滑坡情况，控制不同颜色的警示灯亮起。
18.采用上述技术方案的有益效果为：通过滑动块在套管上的滑动来表征山体滑坡的竖向运动，滑动块受滑坡体滑动影响时会竖直向下滑动并向下拉动牵引绳，使得转动块发生转动并通过第二齿轮带动第一齿轮转动，从而通过转速传感器测量第一齿轮的转速，来
计算出第一齿轮的角加速度，并反推出滑坡体垂直位移量是否加速变化，进而确定是否发生山体滑坡；另外，光电计数器根据触发次数确定滑坡体垂直位移量的大小，进而确定山体滑坡的严重程度；即本方案设置两个测量器件确定山体滑坡，有利于提高预警的可靠性；
19.通过不同颜色的警示灯来表示山体滑坡情况，有利于人们通过亮起的不同颜色的警示灯来确定山体滑坡的严重程度，从而有利于人们逃生或处置；
20.通过第一齿轮和第二齿轮的配合，可以将滑坡的竖向位移情况进行放大，方便转速传感器进行测量，也有利于光电计数器确定山体滑坡的严重程度；
21.安装台及其上的零部件通过工作台稳固地固定在稳定基岩中，有利于避免山体滑坡时对安装台及其上的零部件产生影响，以提高预警的可靠性。
22.进一步地，滑动块包括滑动设置在套管上的第一滑动体和第二滑动体，第二滑动体可拆卸连接在第一滑动体的上端，第一滑动体的内侧上部设置有若干安装槽，安装槽中设置有若干与套管外壁接触的球体。
23.采用上述技术方案的有益效果为：第二滑动体可拆卸连接在第一滑动体的上端，有利于将若干球体装入安装槽中；第二滑动体通过球体与套管外壁之间发生滚动摩擦，减少套管外壁对滑动块的阻力。
24.进一步地，第一滑动体的下部与套管之间设置有第一密封体，第二滑动体与套管之间设置有第二密封体；通过第一密封体和第二密封体来避免因水、土或泥沙进入安装槽而影响球体的效果。
25.进一步地，第一滑动体为中部开孔的圆台，第一滑动体上部的截面积大于第一滑动体下部的截面积，从而有利于滑动块的竖直向下运动。
26.进一步地，套管的外壁上竖向设置有凸条，第一滑动体和第二滑动体上分别竖向设置有与凸条相匹配的第一通槽和第二通槽，以避免因滑动块在套管上转动而导致牵引绳在套管上缠绕，从而确保滑动块的正常滑动并确保测量和预警的可靠性。
27.进一步地，套管的下方设置有挡板，挡板的下方设置有与稳定基岩锚固的钢筋混凝土结构；工作台的下端设置有若干与稳定基岩锚固的连接杆；套管通过钢筋混凝土结构锚固在稳定基岩中，工作台通过连接杆锚固在稳定基岩中，从而确保套管、工作台及工作台上各部件的稳定性。
28.进一步地，套管的侧壁在竖向上设置有若干通孔，通孔处设置有过滤网，套管内竖向设置有若干与控制单元电连接的压力传感器；通孔可使滑坡体中的水进入套管内，而过滤网可避免滑坡体中的岩土进入套管，压力传感器则可对水压力进行测量，从而对水位进行监测，有利于根据水位判断是否存在滑坡风险且方便处置。
29.进一步地，工作台上设置有工作孔和位于工作孔上方的第一滑轮，工作孔位于套管的上方，安装台上设置有第二滑轮，牵引绳绕设在第一滑轮和第二滑轮上；工作台上设置工作孔，方便施工作业板组在安放套管前对此处进行钻孔作业；而第一滑轮和第二滑轮则对牵引绳起到转向作用，有利于将牵引绳延伸至转动块。
30.进一步地，工作台上设置有控制箱，控制箱内设置有蓄电池、与蓄电池电连接的太阳能控制器和控制单元，控制箱上端设置有与太阳能控制器电连接的太阳能板；太阳能板吸收太阳能并将其转化为电能，从而为蓄电池充电，进而为控制单元、光电计数器和转速传感器供电。
31.第二方面，还提供了一种用于山体滑坡地质灾害预警装置的使用方法，包括以下步骤：
32.s1：获取第一齿轮的转速信息和光电计数器的触发次数信息；
33.s2：根据第一齿轮的转速信息，计算出第一齿轮的角加速度信息；
34.s3：根据第一齿轮的角加速度信息和光电计数器的触发次数信息，判断山体滑坡情况；
35.若角加速度未变大，则未发生山体滑坡；
36.若角加速度变大且光电计数器触发一次，则山体滑坡为一般山体滑坡；
37.若角加速度变大且光电计数器触发二次，则山体滑坡为较重山体滑坡；
38.若角加速度变大且光电计数器触发次数大于二次，则山体滑坡为严重山体滑坡；
39.s4：根据山体滑坡情况，控制不同颜色的警示灯亮起。
附图说明
40.图1为山体滑坡地质灾害预警装置的结构示意图；
41.图2为图1中a处的结构示意图；
42.图3为图1中b处的结构示意图；
43.图4为图1中c处的结构示意图；
44.其中，1、稳定基岩，2、滑坡体，3、钢筋混凝土结构，301、环向钢筋，302、竖向钢筋，4、滑动块，401、第一滑动体，402、第二滑动体，5、套管，6、工作孔，7、牵引绳，8、第一滑轮，9、工作台，10、第二齿轮，11、第二滑轮，12、转动块，13、第一齿轮，14、安装台，15、太阳能板，16、控制箱，17、控制单元，18、连接杆，19、触发杆，20、转速传感器，21、光电计数器，22、第一通槽，23、凸条，24、注浆管，25、第一密封体，26、球体，27、安装槽，28、第二密封体，29、注浆孔，30、挡板，31、第二通槽。
具体实施方式
45.下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
46.如图1和图2所示，本方案提供了一种用于山体滑坡地质灾害预警装置，其包括：
47.套管5，其竖向设置在滑坡体2中，其下端与稳定基岩1固定连接，其上滑动设置有用于感知滑坡体滑动的滑动块4；工作台9，其一端与稳定基岩1固定连接；安装台14，其设置在工作台9上，其侧面铰接有转动块12和第一齿轮13，转动块12的一端设置有与滑动块4上端连接的牵引绳7，转动块12的另一端设置有与第一齿轮13啮合的第二齿轮10，第一齿轮13与第二齿轮10的传动比大于1；
48.转速传感器20，其设置在安装台14上，用于测量第一齿轮13的转速；
49.触发杆19，其固定设置在第一齿轮13上，其位于第一齿轮13和安装台14之间；光电计数器21，其设置在安装台14上，用于测量触发杆19遮挡其平行光的次数；
50.控制单元17，其与转速传感器20、光电计数器21和若干以不同颜色表示山体滑坡
情况的警示灯电连接，其包括接收模块、计算模块、判断模块和执行模块；接收模块，用于接收第一齿轮13的转速信息和光电计数器21的触发次数信息；计算模块，用于根据第一齿轮13的转速信息，计算第一齿轮13的角加速度信息；判断模块，用于根据第一齿轮13的角加速度信息和光电计数器21的触发次数信息，判断山体滑坡情况；执行模块，用于根据山体滑坡情况，控制不同颜色的警示灯亮起；
51.其中，第一齿轮13与第二齿轮10的传动比、不同颜色警示灯的数量可根据预警严重程度等级进行调整，如本方案中设置三种颜色的警示灯来表示三种山体滑坡的严重程度，绿色警示灯表示一般山体滑坡，黄色警示灯表示较重山体滑坡，红色警示灯表示严重山体滑坡；另外，控制单元17可电连接无线传输模块，从而将山体滑坡情况传输给远程终端。
52.通过滑动块4在套管5上的滑动来表征山体滑坡的竖向运动，滑动块4受滑坡体2滑动影响时会竖直向下滑动并向下拉动牵引绳7，使得转动块12发生转动并通过第二齿轮10带动第一齿轮13转动，从而通过转速传感器20测量第一齿轮13的转速，来计算出第一齿轮13的角加速度，并反推出滑坡体2垂直位移量是否加速变化，进而确定是否发生山体滑坡；另外，光电计数器21根据触发次数确定滑坡体2垂直位移量的大小，进而确定山体滑坡的严重程度；即本方案设置两个测量器件确定山体滑坡，有利于提高预警的可靠性；
53.通过不同颜色的警示灯来表示山体滑坡情况，有利于人们通过亮起的不同颜色的警示灯来确定山体滑坡的严重程度，从而有利于人们逃生或处置；
54.通过第一齿轮13和第二齿轮10的配合，可以将滑坡的竖向位移情况进行放大，方便转速传感器20进行测量，也有利于光电计数器21确定山体滑坡的严重程度；另外，第一齿轮13和第二齿轮10之间还可设置齿轮组，来将滑坡的竖向位移情况进一步放大。
55.安装台14及其上的零部件通过工作台9稳固地固定在稳定基岩1中，有利于避免山体滑坡时对安装台14及其上的零部件产生影响，以提高预警的可靠性。
56.如图3所示，滑动块4包括滑动设置在套管5上的第一滑动体401和第二滑动体402，第二滑动体402可拆卸连接在第一滑动体401的上端，第一滑动体401的内侧上部设置有若干安装槽27，安装槽27中设置有若干与套管5外壁接触的球体26；第二滑动体402可拆卸连接在第一滑动体401的上端，有利于将若干球体26装入安装槽27中；第二滑动体402通过球体26与套管5外壁之间发生滚动摩擦，减少套管5外壁对滑动块4的阻力；其中，球体26可为钢球。
57.在本发明的一个实施例中，第一滑动体401的下部与套管5之间设置有第一密封体25，第二滑动体402与套管5之间设置有第二密封体28；通过第一密封体25和第二密封体28来避免因水、土或泥沙进入安装槽27而影响球体26的效果。
58.设计时，本方案优选第一滑动体401为中部开孔的圆台，第一滑动体401上部的截面积大于第一滑动体401下部的截面积，从而有利于滑动块4的竖直向下运动。
59.实施时，本方案优选套管5的外壁上竖向设置有凸条23，第一滑动体401和第二滑动体402上分别竖向设置有与凸条23相匹配的第一通槽22和第二通槽31，以避免因滑动块4在套管5上转动而导致牵引绳7在套管5上缠绕，从而确保滑动块4的正常滑动并确保测量和预警的可靠性。
60.如图1和图4所示，套管5的下方设置有挡板30，挡板30的下方设置有与稳定基岩1锚固的钢筋混凝土结构3；工作台9的下端设置有若干与稳定基岩1锚固的连接杆18；套管5
通过钢筋混凝土结构3锚固在稳定基岩1中，工作台9通过连接杆18锚固在稳定基岩1中，从而确保套管5、工作台9及工作台9上各部件的稳定性；另外，挡板30的下端设置若干竖向钢筋302，若干竖向钢筋302外侧绕设若干环向钢筋301，挡板30上可设置注浆孔29，方便注浆管24穿过套管5和注浆孔29，从而为挡板30下端进行注浆，以使套管5锚固在稳定基岩1中，挡板30防止混凝土浆液溢至套管5的外壁；同时，套管5的上端也可设置面板，从而通过钢筋混凝土结构3、套管5和面板来对滑坡体2进行支护。
61.设计时，本方案优选套管5的侧壁在竖向上设置有若干通孔，通孔处设置有过滤网，套管5内竖向设置有若干与控制单元17电连接的压力传感器；通孔可使滑坡体2中的水进入套管5内，而过滤网可避免滑坡体2中的岩土进入套管5，压力传感器则可对水压力进行测量，从而对水位进行监测，有利于根据水位判断是否存在滑坡风险且方便处置；当水位过高时，滑坡风险大，应及时抽水或加固。
62.实施时，本方案优选工作台9上设置有工作孔6和位于工作孔6上方的第一滑轮8，工作孔6位于套管5的上方，安装台14上设置有第二滑轮11，牵引绳7绕设在第一滑轮8和第二滑轮11上；工作台9上设置工作孔6，方便施工作业板组在安放套管5前对此处进行钻孔作业；而第一滑轮8和第二滑轮11则对牵引绳7起到转向作用，有利于将牵引绳7延伸至转动块12；其中，第一滑轮8和第二滑轮11均为定滑轮。
63.在本发明的一个实施例中，工作台9上设置有控制箱16，控制箱16内设置有蓄电池、与蓄电池电连接的太阳能控制器和控制单元17，控制箱16上端设置有与太阳能控制器电连接的太阳能板15；太阳能板15吸收太阳能并将其转化为电能，从而为蓄电池充电，进而为控制单元17、光电计数器21和转速传感器20供电。
64.另外，本方案还提供了一种用于山体滑坡地质灾害预警装置的使用方法，包括以下步骤：
65.s1：获取第一齿轮13的转速信息和光电计数器21的触发次数信息；
66.s2：根据第一齿轮13的转速信息，计算出第一齿轮13的角加速度信息；
67.s3：根据第一齿轮13的角加速度信息和光电计数器21的触发次数信息，判断山体滑坡情况；
68.若角加速度未变大，则未发生山体滑坡；
69.若角加速度变大且光电计数器21触发一次，则山体滑坡为一般山体滑坡；
70.若角加速度变大且光电计数器21触发二次，则山体滑坡为较重山体滑坡；
71.若角加速度变大且光电计数器21触发次数大于二次，则山体滑坡为严重山体滑坡；
72.s4：根据山体滑坡情况，控制不同颜色的警示灯亮起；
73.若未发生山体滑坡，则警示灯不亮；
74.若山体滑坡为一般山体滑坡，则绿色警示灯亮起；
75.若山体滑坡为较重山体滑坡，则黄色警示灯亮起；
76.若山体滑坡为严重山体滑坡，则红色警示灯亮起。