一种边坡开挖作业安全状态监测预警方法技术

一种边坡开挖作业安全状态监测预警方法，提供一种能够快速对边坡开挖作业安全状态进行监测预警的方法，可以克服以往因为现场复杂环境所导致的记录测量效率低下以及准确率低的问题，本方法通过雨量计对环境中的温湿度和雨量进行监测，锚索测力计、测斜仪、渗压计、拉线位移传感器、土压力盒和GPS监测站的配合使用，对边坡关键点的沉降、土体深部变形、土压力和孔隙水压力等相关数据进行监测，并将结果实时传送到计算机终端设备，将云计算监测数据与物联网结构体系相结合，提供了一种实时监测边坡开挖作业安全状态并对危险进行及时预警的方法。方法。方法。

A monitoring and early warning method for safety status of slope excavation

【技术实现步骤摘要】
一种边坡开挖作业安全状态监测预警方法


[0001]本专利技术涉及边坡地质工程的领域，具体为利用云计算数据与物联网结构体系相结合的，对边坡开挖作业安全状态进行实时监测预警的方法。

技术介绍

[0002]长期以来，我国路基边坡的安全监测技术一直是公路修筑中的一个薄弱环节，由于缺乏对安全监测技术的系统研究，没有成熟的体系供设计部门应用，只能采用低等级公路的防护技术或借鉴其他部门的经验来实施局部防护。由于缺乏综合考虑，往往造成了巨大的经济损失和不良的社会影响。因此，及时了解边坡开挖作业的安全状态，并进行实时监测预警对公路施工和提高经济效益具有重要意义。本专利技术拟将结构健康监测与物联网结构体系、云计算、无线网等多网无缝连接技术相结合，建立一套智能边坡健康监测系统装置，为边坡日常养护、管理和突发事件应急处置提供一种技术手段。
[0003]目前，针对边坡开挖作业安全状态监测预警的主要手段是通过选取合适固定监测点，由人工采集边坡数据，然后手动计算相关数据值。但由于现场边坡地形复杂多变，寻找适合监测边坡变形固定点的难度非常大，同时人工采集数据的时间长，且有关边坡基础数据处理的工作量大，其中一个环节出错都会造成返工，一个坡段的监测通常需要投入大量的人力、物力和财力。因此将结构健康监测与物联网结构体系、云计算、无线网等多网无缝连接技术综合应用到边坡开挖作业安全状态监测预警中，实时传输相关数据，实现远程监测预警，大大降低了监测预警成本，同时也可为今后同类工程的设计、施工提供类比依据。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是在于提供一种能够快速对边坡开挖作业安全状态进行监测预警的方法，可以克服以往因为现场复杂环境所导致的记录测量效率低下以及准确率低的问题，本专利技术通过雨量计对环境中的温湿度和雨量进行监测，锚索测力计、测斜仪、渗压计、拉线位移传感器、土压力盒和GPS监测站的配合使用，对边坡关键点的沉降、土体深部变形、土压力和孔隙水压力等相关数据进行监测，并将结果传送到计算机终端设备，将云计算监测数据与物联网结构体系相结合，提供了一种实时监测边坡开挖作业安全状态并进行及时预警的方法。
[0005]为了实现上述的目的，本专利技术是这样实现的：一种边坡开挖作业安全状态监测预警方法，其特征在于：包括雨量计，锚索测力计，GPS监测站，测斜仪，渗压计，土压力盒，拉线位移传感器和传输线缆。数据采集单元均固定在上述仪器外壳的外部，数据传输单元、数据处理单元、数据储存单元、网络单元、电源、散热模块和基座模块均设置在仪器外壳的内部。其中雨量计，锚索测力计，GPS监测站，测斜仪，渗压计，土压力盒，拉线位移传感器均通过无线通讯网与计算机终端设备相连。
[0006]所述雨量计为翻斗式雨量计非人工观测式雨量计。
[0007]所述锚索测力计由测力钢筒、保护外护筒、振弦式应变计、锚垫板和引出电缆组
成，为数显式测力计，读数方便且准确，减少人为读数误差。
[0008]所述测斜仪为导轮式固定测斜仪，由探棒和无线控制仪组成，内置高精度转换器，用于监测边坡深层位移及倾斜度。
[0009]所述渗压计为振弦式渗压计，测量土体内部的孔隙水压力，并可同步测量埋设点的温度，当渗压计的外部温度超过工作范围时，会自动停止工作。
[0010]所述拉线位移传感器的表明壳体材质为铝合金，表面抗静电干扰不导电，两个拉线位移传感器之间由传输线缆连接。
[0011]所述GPS监测站由GNSS变形监测仪、太阳能供电系统、无线传输终端和立杆组成。
[0012]所述土压力盒为振弦式土压力盒。
附图说明
[0013]下面结合附图对本专利技术进一步说明
[0014]图1是边坡开挖作业安全状态监测预警的流程图
[0015]图2是装置工作示意图
[0016]图中各标号为1雨量计、2锚索测力计、3GPS监测站、4测斜仪、5测斜仪、6测斜仪、7渗压计、8锚索测力计、9测斜仪、10测斜仪、11渗压计、12GPS监测站、13拉线位移传感器、14锚索测力计、15传输线缆、16拉线位移传感器、17GPS监测站、18测斜仪、19渗压计、20土压力盒、21土压力盒、22挡土墙、23边坡土体。
[0017]具体实施方法
[0018]下面结合本专利技术的附图，对本专利技术实施方式进行完整清楚的描述，显然所描述的实施例仅仅为本专利技术的一部分实例，而不是全部的实施例子。基于本专利技术的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例都属于本专利技术的保护的范围。
[0019]如图2所示，一种边坡开挖作业安全状态监测预警方法，包括雨量计1，雨量计1上有感应器及信号记录器，将雨量计1安置在边坡土体23的空旷处，器口保持水平，距地面高度约70厘米，雨量计1的读数使用自动气象站读出并将测量值自动传回计算机终端。在边坡土体23的锚固端布置锚索测力计2，如图2所示，同时布置了锚索测力计8和锚索测力计14，量测时，同一批锚杆尽量在相同的时间或温度下进行，每次读数均应记录温度测量结果。在边坡土体23的关键位置布设了GPS监测站3、GPS监测站12和GPS监测站17，通过监测地表位移信息来查看边坡关键部位的变形情况，确定监测位置后，在选定的位置浇筑观测墩基建，观测墩应浇注安装强制对中标志，并严格整平，墩外壁或内部应加装(或预埋)适合线缆进出硬制管道(钢制或塑料)，起保护线路作用；混凝土浇灌至地面下0.2米时，在观测墩外壁应预埋适合线缆进出的直径不小于25mm的硬质管道(钢制或塑料)，供安装电缆保护线路用；铺设通讯、供电电缆；安装GNSS变形监测仪，设置避雷设施。如图2所示，测斜管内除了有测斜仪4、测斜仪5、测斜仪6外，还有渗压计7，综合设置是为了监测同一竖向关键位置不同深部的位移变形以及深部孔隙水压力，另外的测斜仪9、测斜仪10和渗压计11的综合设置，以及测斜仪18和渗压计19的综合设置，这两处的位置根据现场实际情况进行调整，测斜仪的个数依次递减；上述测斜仪及渗压仪均通过加装在仪器外壳内部的PLC控制系统控制，并实时将相关数据传回计算机终端。如图2所示，拉线位移传感器13通过传输线缆15与拉线位
移传感器16相连形成组合，安装拉线位移传感器时，根据被监测点的运动轨迹，使拉线头拉出的钢绳尽量与传感器出口端面保持垂直。传感器拉线头的拉出量应在其有效长度范围内工作，避免拉出到极限，使钢绳受力过大遭受损伤，该组合通过记录边坡表面位移的变化来实时监测边坡表面变形情况，图2中只设置了一个组合，实际使用时应根据现场边坡地形情况进行调整。如图2所示，土压力盒20、土压力盒21紧贴挡土墙22设置，单面感应挡土墙所受压力，同时其余面对边坡土体23的应力应变情况进行监测，实时掌握边坡整体的安全状态。
[0020]以上显示和描述了本专利技术的基本原理和主要特征以及本专利技术的主要优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述只是说明本专利技术的原理，本专利技术还会有各种改进和变化，本专利技术要求保护范围由所附权利要求书界定。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种边坡开挖作业安全状态监测预警方法，其特征在于如下步骤：由雨量计，锚索测力计，GPS监测站，测斜仪，渗压计，土压力盒，拉线位移传感器和传输线缆组成，其特征在于：数据采集单元均固定在仪器外壳的外部，数据传输单元、数据处理单元、数据储存单元、网络单元、电源、散热模块和基座模块设置在仪器外壳的内部。2.根据权利要求1所述的雨量计为翻斗式雨量计。3.根据权利要求1所述的锚索测力计由测力钢筒、保护外护筒、振弦式...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡启军，曾静文，何乐平，邬凯，李颖，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：