一种卵石黏土层边坡稳定状态监测装置及方法与流程

1.本发明涉及卵石黏土层边坡状态监测技术领域，具体为一种卵石黏土层边坡稳定状态监测装置及方法。


背景技术：

2.边坡稳定性问题是公路工程最常见的地质问题，边坡失稳、滑塌具有突发性强、危害性大等特点，对于运营阶段的高速公路而言，突发性的边坡滑塌易对通行车辆造成损害，给人民群众生命财产安全造成巨大的威胁，最早的边坡及结构物监控量测技术，这种方法对设备要求低、一次性投入小，可根据边坡的实际地貌任意布置加密量测点，但对于高密度测点的情况，虽然监测效率提升明显，但仍需监测人员到现场观测，这样则导致人工巡查发现难度高，从而导致监测效率低下，无法及时、准确地预警和发现滑坡的安全事故，所以这里设计了一种卵石黏土层边坡稳定状态监测装置及方法，以便于解决上述问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种卵石黏土层边坡稳定状态监测装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种卵石黏土层边坡稳定状态监测装置，包括支撑立杆、若干个挡板、矩形导向套筒以及若干个压力传感器，所述支撑立杆的底端为锥型结构的螺纹钻头，根据卵石黏土层边坡的实际地貌任意布置加密量测点，即增设不同数量的支撑件。
5.所述支撑立杆内部设有轴向分布的空腔，所述支撑立杆外壁开设有若干个沿着支撑立杆轴向方向分布的调节孔，所述挡板的底端固定有向空腔内部下方倾斜的滑板，所述调节孔内部底端固定有t型滑块，所述滑板底端开设有与t型滑块滑动卡接的t型卡槽，当支撑立杆插入边坡地表上预开的槽内以后，将所有挡板沿着支撑立杆的径向方向滑出调节孔内，即利用每个挡板对应的滑板的t型卡槽沿着t型滑块外壁滑动，直至无法滑动为止，挡板的外壁能够实时贴合在预开槽内部径向侧壁。
6.所述挡板的侧壁上端水平固定有延伸至空腔内的推块，所述矩形导向套筒滑动贯穿支撑立杆的上端面后延伸至空腔内，所述矩形导向套筒的外壁设有若干个配重压块，且每个配重压块侧壁设有向靠近矩形导向套筒的一侧下方倾斜且能够下压推块的下压斜面，将矩形导向套筒沿着支撑立杆的空腔内下滑，能够带动所有配重压块同步下滑，即每个配重压块下滑压在对应的推块的端部，随着矩形导向套筒不断下滑，推块受到配重压块的下压斜面的下压力而带动挡板向远离支撑立杆的空腔一侧滑动，直至无法滑动为止，确保所有挡板都能贴合在预开槽的内壁上，用于检测预开槽内壁的土层是否发生位移。
7.每个压力传感器固定在对应的配重压块的下压斜面上，若干个压力传感器的信号输出端口通过无线信号与gnss监测系统的信号输入端口连接，压力传感器感应到来自于推块的推力以后，一方面会将配重压块以及矩形导向套筒沿着空腔的轴向方向向上滑动，另
一方面压力传感器感应到的压力信号通过无线信号传送至gnss监测系统的数据到监测中心，并结合监测数据与起算坐标通过控制中心软件准实时解算处理，最终得到监测点的三维坐标，工作人员即可及时获知边坡卵石黏土层的稳定状况。
8.在进一步的实施例中，若干个调节孔分别位于支撑立杆的两侧，且两侧调节孔错位分布。
9.在进一步的实施例中，所述挡板与滑板的高度之和等于调节孔内部高度，所述挡板、滑板以及调节孔的宽度相同。
10.在进一步的实施例中，所述推块位于空缺的一端设有与配重压块的下压斜面平行的匹配斜面。
11.在进一步的实施例中，所述矩形导向套筒滑动插接有导向杆，所述导向杆的底端贯穿矩形导向套筒且连接有橡胶气囊，所述橡胶气囊位于空腔的内部底端位置，所述橡胶气囊的内部底端设有温湿度传感器，且温湿度传感器的感触头贯穿橡胶气囊底端侧壁，所述温湿度传感器的信号端口通过无线信号与gnss监测系统的信号输入端口连接，所述支撑立杆的外壁底端开设有浸入孔，且浸入孔内设有过滤网，温湿度传感器的感触头能够感应到浸入到空腔内的地下水，并将感应信号通过无线信号远程传送至传送至gnss监测系统的数据到监测中心，并结合监测数据与起算坐标通过控制中心软件准实时解算处理，最终得到监测点的三维坐标，工作人员即可通过获知的温湿度数据来判断边坡卵石黏土层的稳定状况。
12.在进一步的实施例中，所述导向杆的顶端贯穿矩形导向套筒的顶端且连接有安装顶座，所述安装顶座的底端开设有安装槽，所述安装槽的内部顶端面与导向杆的底端面固定连接，所述安装槽的内部顶端面固定有位移传感器，所述位移传感器的信号端口通过无线信号与gnss监测系统的信号输入端口连接，一旦地下水出现涌入的现象时，利用橡胶气囊的浮力将温湿度传感器浮起，导向杆同步向上滑动，位移传感器同步升高，以便于感应到位移信号，随后无线信号传送至gnss监测系统的数据到监测中心，并结合监测数据与起算坐标通过控制中心软件准实时解算处理，最终得到监测点的三维坐标，工作人员即可通过获知的位移数值来判断地下水位的状况。
13.在进一步的实施例中，所述配重压块通过连接件与矩形导向套筒的外壁连接，所述连接件包括若干个椭圆形钢圈，若干个椭圆形钢圈等分为两组，且两组椭圆形钢圈平行分布，同一组相邻椭圆形钢圈之间通过连接块固定连接，两组椭圆形钢圈的一端之间固定连接有导向滑块，且两组椭圆形钢圈的另一端与矩形导向套筒的外壁固定连接，所述配重压块的侧壁开设有与导向滑块滑动卡接的t型缓冲槽，推块端部反向抵在配重压块的下压斜面上时，即配重压块的t型缓冲槽沿着两组椭圆形钢圈连接的导向滑块外壁滑动，来补偿推块反向推动时对压力传感器产生的冲击力。
14.在进一步的实施例中，其中一组椭圆形钢圈侧壁固定有t型插接杆，另一组椭圆形钢圈侧壁固定有插接套筒，所述t型插接杆与插接套筒滑动插接。
15.在进一步的实施例中，所述支撑立杆的外部设有支撑机构。
16.所述支撑机构包括两个半圆形结构的卡座，所述卡座一端侧壁固定设有插接头，所述卡座的另一端开设有插接槽，其中一个卡座的插接头与另一个卡座的插接槽插接，两个卡座相互远离的一侧侧壁均转动设有倒立l型钢钎，将两个卡座至于支撑立杆的外壁两
侧，并将其中一个卡座的插接头与另一个卡座的插接槽插接，同时，另一个卡座的插接头插入对应卡座的插接槽内，两个卡座拼装在一起转动卡接在支撑立杆的外壁，随后将两个卡座的倒立l 型钢钎通过工具嵌入监测地的地表，作为支撑部件扶正支撑立杆。
17.优选的，基于上述的一种卵石黏土层边坡稳定状态监测装置的监测方法，包括如下步骤：
18.a1、根据卵石黏土层边坡的实际地貌任意布置加密量测点，即增设不同数量的支撑件，每个测量点地表上开槽，然后将支撑立杆插入槽内；
19.a2、当支撑立杆插入边坡地表上预开的槽内以后，将所有挡板沿着支撑立杆的径向方向滑出调节孔内，即利用每个挡板对应的滑板的t型卡槽沿着t 型滑块外壁滑动，直至无法滑动为止，挡板的外壁能够实时贴合在预开槽内部径向侧壁；
20.a3、一旦有挡板对应位置的土层发生位移，则会横向推动挡板同步发生位移，这样则会通过推块端部反向抵在配重压块的下压斜面上，压力传感器感应到来自于推块的推力以后，一方面会将配重压块以及矩形导向套筒沿着空腔的轴向方向向上滑动，另一方面压力传感器感应到的压力信号通过无线信号传送至gnss监测系统的数据到监测中心，并结合监测数据与起算坐标通过控制中心软件准实时解算处理，最终得到监测点的三维坐标，工作人员即可及时获知边坡卵石黏土层的稳定状况。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.本发明为一种卵石黏土层边坡稳定状态监测装置及方法，可根据卵石黏土层边坡的实际地貌任意布置加密量测点，每个测量点通过支撑立杆嵌入边坡地表以下具体的深度，以便于实时监测边坡地表以下不同深度卵石黏土层位移情况，并且实时上传监控控制平台，以便于后台工作人员实时掌握卵石黏土层边坡实时状况，无需监测人员到现场观测，解决了传统人工巡查发现难度高，导致监测效率低下，无法及时、准确地预警和发现滑坡的安全事故的问题。
附图说明
23.图1为本发明主体结构示意图；
24.图2为本发明的支撑立杆结构剖视图；
25.图3为本发明的图2中a处结构放大图；
26.图4为本发明的挡板结构示意图；
27.图5为本发明的矩形导向套筒、导向杆、橡胶气囊、安装顶座以及若干个配重压块结构剖视图；
28.图6为本发明的图5中b处结构放大图
29.图7为本发明的实施例三结构示意图
30.图8为本发明的两个半圆形结构的卡座俯视结构剖视图。
31.图中：1、安装顶座；2、矩形导向套筒；3、支撑立杆；4、挡板；5、过滤网；6、光伏板；7、推块；8、滑板；9、t型卡槽；10、t型滑块；11、位移传感器；12、导向杆；13、配重压块；14、压力传感器；15、橡胶气囊； 16、温湿度传感器；17、导向滑块；18、椭圆形钢圈；19、插接套筒；20、t 型插接杆；21、卡座；22、倒立l型钢钎；23、插接头；24、插接槽。
具体实施方式
32.下面将结合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。
33.实施例一
34.请参阅图1，本实施例提供了一种卵石黏土层边坡稳定状态监测装置及方法，包括支撑立杆3、若干个挡板4、矩形导向套筒2以及若干个压力传感器 14，支撑立杆3作为监测装置的支撑件，根据卵石黏土层边坡的实际地貌任意布置加密量测点，即增设不同数量的支撑件，每个测量点地表上开槽，然后将支撑立杆3插入槽内，根据测量深度，来预设槽的具体的深度，满足监测需求即可。
35.请参阅图1-3，在支撑立杆3内部设有轴向分布的空腔，支撑立杆3外壁开设有若干个沿着支撑立杆3轴向方向分布的调节孔，挡板4的底端固定有向空腔内部下方倾斜的滑板8，调节孔内部底端固定有t型滑块10，滑板8 底端开设有与t型滑块10滑动卡接的t型卡槽9，滑板8利用t型卡槽9与 t型滑块10之间相对滑动，能够调整挡板4的位置。
36.需要注意的是，支撑立杆3竖直分布插入预开槽内的过程中，请参阅图2，滑板8倾斜分布，滑板8以及挡板4具有沿着t型滑块10向靠近空腔内部的一侧实时滑动的趋势，而不会向远离空腔的一侧滑动调整位置，这样确保挡板4以及滑板8不会成为支撑立杆3插入预开槽的过程中的障碍。
37.当支撑立杆3插入边坡地表上预开的槽内以后，将所有挡板4沿着支撑立杆3的径向方向滑出调节孔内，即利用每个挡板4对应的滑板8的t型卡槽9沿着t型滑块10外壁滑动，直至无法滑动为止，挡板4的外壁能够实时贴合在预开槽内部径向侧壁。
38.请参阅图1-5，挡板4的侧壁上端水平固定有延伸至空腔内的推块7，矩形导向套筒2滑动贯穿支撑立杆3的上端面后延伸至空腔内，矩形导向套筒2 的外壁设有若干个配重压块13，且每个配重压块13侧壁设有向靠近矩形导向套筒2的一侧下方倾斜且能够下压推块7的下压斜面，将矩形导向套筒2沿着支撑立杆3的空腔内下滑，能够带动所有配重压块13同步下滑，即每个配重压块13下滑压在对应的推块7的端部，随着矩形导向套筒2不断下滑，推块7受到配重压块13的下压斜面的下压力而带动挡板4向远离支撑立杆3的空腔一侧滑动，直至无法滑动为止，确保所有挡板4都能贴合在预开槽的内壁上，用于检测预开槽内壁的土层是否发生位移。
39.一旦有挡板4对应位置的土层发生位移，则会横向推动挡板4同步发生位移，这样则会通过推块7端部反向抵在配重压块13的下压斜面上，请参阅图5，将每个压力传感器14固定在对应的配重压块13的下压斜面上，若干个压力传感器14的信号输出端口通过无线信号与gnss监测系统的信号输入端口连接，压力传感器14感应到来自于推块7的推力以后，一方面会将配重压块13以及矩形导向套筒2沿着空腔的轴向方向向上滑动，另一方面压力传感器14感应到的压力信号通过无线信号传送至gnss监测系统的数据到监测中心，并结合监测数据与起算坐标通过控制中心软件准实时解算处理，最终得到监测点的三维坐标，工作人员即可及时获知边坡卵石黏土层的稳定状况。
40.另外，在支撑立杆3的侧壁顶端通过l型支架设有光伏板6，为压力传感器14提供电
源。
41.通过在不同的监测点都设置监测装置，以便于后台工作人员实时掌握卵石黏土层边坡土层是否发生位移的实时状况，无需监测人员到现场观测，解决了传统人工巡查发现难度高，导致监测效率低下，无法及时、准确地预警和发现滑坡的安全事故的问题。
42.请参阅图6，配重压块13通过连接件与矩形导向套筒2的外壁连接，当推块7端部反向抵在配重压块13的下压斜面上时，压力传感器14会感应到压力信号，为了降低推块7端部反向推动时对压力传感器14的冲击力，配重压块13与连接件之间出现相对滑动，来缓冲冲击力。
43.连接件包括若干个椭圆形钢圈18，若干个椭圆形钢圈18等分为两组，且两组椭圆形钢圈18平行分布，同一组相邻椭圆形钢圈18之间通过连接块固定连接，两组椭圆形钢圈18的一端之间固定连接有导向滑块17，且两组椭圆形钢圈18的另一端与矩形导向套筒2的外壁固定连接，配重压块13的侧壁开设有与导向滑块17滑动卡接的t型缓冲槽，推块7端部反向抵在配重压块 13的下压斜面上时，即配重压块13的t型缓冲槽沿着两组椭圆形钢圈18连接的导向滑块17外壁滑动，来补偿推块7反向推动时对压力传感器14产生的冲击力。
44.另外，采用两组椭圆形钢圈18作为支撑导向滑块17的支撑部件，一方面能够稳定支撑导向滑块17，另一方面当导向滑块17与t型缓冲槽之间无法再相对滑动时，可通过每个椭圆形钢圈18自身产生相对滑动，来缩短整个连接件的长度，进一步扩大缓冲范围。
45.请参阅图1和5，支撑立杆3的外壁底端开设有浸入孔，且浸入孔内设有过滤网5，一旦出现地下水，地下水通过过滤网5进入到浸入孔，随之进入到空腔内，矩形导向套筒2滑动插接有导向杆12，导向杆12的底端贯穿矩形导向套筒2且连接有橡胶气囊15，橡胶气囊15位于空腔的内部底端位置，橡胶气囊15的内部底端设有温湿度传感器16，且温湿度传感器16的感触头贯穿橡胶气囊15底端侧壁，温湿度传感器16的信号端口通过无线信号与gnss监测系统的信号输入端口连接，光伏板6为温湿度传感器16提供电源，温湿度传感器16的感触头能够感应到浸入到空腔内的地下水，并将感应信号通过无线信号远程传送至传送至gnss监测系统的数据到监测中心，并结合监测数据与起算坐标通过控制中心软件准实时解算处理，最终得到监测点的三维坐标，工作人员即可通过获知的温湿度数据来判断边坡卵石黏土层的稳定状况。
46.请参阅图5，导向杆12的顶端贯穿矩形导向套筒2的顶端且连接有安装顶座1，安装顶座1的底端开设有安装槽，安装槽的内部顶端面与导向杆12 的底端面固定连接，安装槽的内部顶端面固定有位移传感器11，位移传感器 11的信号端口通过无线信号与gnss监测系统的信号输入端口连接，光伏板6 为位移传感器11提供电源，一旦地下水出现涌入的现象时，利用橡胶气囊15 的浮力将温湿度传感器16浮起，导向杆12同步向上滑动，位移传感器11同步升高，以便于感应到位移信号，随后无线信号传送至gnss监测系统的数据到监测中心，并结合监测数据与起算坐标通过控制中心软件准实时解算处理，最终得到监测点的三维坐标，工作人员即可通过获知的位移数值来判断地下水位的状况。
47.实施例二
48.在实施例1的基础上做了进一步改进：
49.请参阅图2和图5，若干个调节孔分别位于支撑立杆3的两侧，且两侧调节孔错位分布，这样设置的目的能够满足在不同深度布置挡板4，即布置对应的压力传感器14，以便于
实时监测边坡同一监测地地表以下不同深度卵石黏土层位移情况。
50.将挡板4与滑板8的高度之和等于调节孔内部高度，并且挡板4、滑板8 以及调节孔的宽度相同，这样确保挡板4位于调节孔内部时，能够完全封堵住调节孔，避免支撑立杆3插入预开孔的过程中，有泥土通过缝隙进入到支撑立杆3的空腔内。
51.请参阅图2，推块7位于空缺的一端设有与配重压块13的下压斜面平行的匹配斜面，通过设置匹配斜面，能够确保配重压块13的下压斜面下压过程中与匹配斜面贴合，只要配重压块13下压，下压斜面就能与匹配斜面之间出现相对滑动，既能够确保推块7横向滑动，又能够降低配重压块13下压时的阻力。
52.请参阅图6，其中一组椭圆形钢圈18侧壁固定有t型插接杆20，另一组椭圆形钢圈18侧壁固定有插接套筒19，t型插接杆20与插接套筒19滑动插接，椭圆形钢圈18自身产生形变时，插接套筒19与t型插接杆20之间出现相对滑动，既能够补偿椭圆形钢圈18形变时的位移差，又能增强整个连接件的强度。
53.实施例三
54.在实施例2的基础上做了进一步改进：
55.请参阅图1和图7，在支撑立杆3的底端设置锥型结构的螺纹钻头，转动支撑立杆3，利用螺纹钻头在监测地的地表上钻孔，根据监测深度需求自行转动调整支撑立杆3的嵌入深度即可，无需预先在地表上开孔。
56.请参阅图7，在支撑立杆3的外部设有支撑机构，支撑立杆3通过螺纹钻头开孔的过程中，为了高效且正对转动螺纹钻头，利用支撑机构将支撑立杆3 稳定扶正，确保支撑立杆3转动过程中不发生大幅度的晃动，提高支撑立杆3 嵌入边坡地表以下的效率。
57.请参阅图7-8，支撑机构包括两个半圆形结构的卡座21，卡座21一端侧壁固定设有插接头23，卡座21的另一端开设有插接槽24，其中一个卡座21 的插接头23与另一个卡座21的插接槽24插接，两个卡座21相互远离的一侧侧壁均转动设有倒立l型钢钎22，将两个卡座21至于支撑立杆3的外壁两侧，并将其中一个卡座21的插接头23与另一个卡座21的插接槽24插接，同时，另一个卡座21的插接头23插入对应卡座21的插接槽24内，两个卡座21拼装在一起转动卡接在支撑立杆3的外壁，随后将两个卡座21的倒立l 型钢钎22通过工具嵌入监测地的地表，作为支撑部件扶正支撑立杆3。
58.另外，若监测点地表处于倾斜状态，那么通过卡座21与倒立l型钢钎22 之间相对转动，使得卡座21处于相对水平状态，以便于为支撑立杆3插入地表提供稳定支撑框架。
59.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。