【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及边坡变形监测，具体涉及一种边坡土体三维变形监测系统装置、监测方法、介质及设备。
技术介绍
1、边坡是现时常见的建筑结构，指的是为保证路基稳定，在路基两侧做成的具有一定坡度的坡面。由于边坡的倾斜角度以及环境变化影响因素等，例如雨水冲刷以及土体压力等等，边坡经常容易发生滑坡或坍塌事故。现有技术中开始出现基于北斗卫星导航系统的边坡形变监测技术，得益于北斗系统的高精度，使得厘米级的形变监测成为可能。
2、但是现有技术中的北斗系统监测仅能对边坡的表层土体的监测点进行偏移计算，不能对土体内部的三维变形进行监测，通过在变形滑移的早期对边坡土体的三维变形进行监测可避免重大事故的发生。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种精准监测边坡土体双轴倾角数据的边坡土体三维变形监测装置，具体技术方案如下：
2、本专利技术提供一种边坡土体三维变形监测装置，所述边坡土体三维变形监测装置包括监测箱、隔板和多个监测组件；所述监测箱设置于所述隔板上，所述隔板设置于边坡土体表面的监测点处；所述监测组件包括滑管、倾角传感器、上安装套筒和下安装套筒，所述滑管的上端设有上安装套筒，所述滑管的下端设有下安装套筒；所述倾角传感器设置于所述滑管的内壁，所述倾角传感器用于采集所述滑管的双轴倾角数据，且所述倾角传感器与所述监测箱电连接；多个所述监测组件沿竖直方向依次铰接，且顶端所述监测组件中的所述上安装套筒铰接于所述隔板远离所述监测箱的一侧
3、可选地，所述上安装套筒远离所述滑管
4、或，所述下安装套筒远离所述滑管的一端设有铰接座，所述铰接座形成类球形滑槽，所述上安装套筒远离所述滑管的一端设有铰接头，下一所述监测组件的铰接头滚动设置于上一所述监测组件的类球形滑槽中；所述隔板远离所述监测箱的一侧设有所述铰接座，顶端所述监测组件中的铰接头滚动设置于所述隔板的类球形滑槽中。
5、可选地，所述滑管的两侧分设有沿所述滑管长度方向设置的导向槽，且所述导向槽的两端分别形成限位部，所述上安装套筒的开口端设有两个相对设置的导向块，两个所述导向块分别滑动设置于两个所述导向槽中；
6、所述下安装套筒与所述上安装套筒的结构相同。
7、可选地，所述监测组件还包括挡板和设置于所述滑管内的信号发射器和蓄电池，所述上安装套筒和所述下安装套筒的外壁均设有挡板，所述倾角传感器通过所述信号发射器与所述监测箱电连接，所述蓄电池用于给所述倾角传感器和所述信号发射器供电。
8、本专利技术还提供一种边坡土体三维变形监测方法，采用如上所述的边坡土体三维变形监测装置对边坡土体进行变形监测，所述边坡土体三维变形监测方法包括：
9、s1：在边坡土体表面的监测点设置边坡土体三维变形监测装置；监测点的数量为一个及以上的自然数；
10、s2：分别获取各监测点的绝对滑移变形量以及对应监测点处不同深度土体的相对隔板的滑移变形量，具体是：
11、通过北斗系统获取各监测点的绝对滑移变形量；
12、根据边坡土体三维变形监测装置监测获取的双轴倾角数据计算得到对应监测点处不同深度土体的相对隔板的滑移变形量。
13、可选地，通过北斗系统获取某监测点的相对滑移变形量具体包括：
14、在边坡土体区域构建三维坐标系，具体是：以某边坡土体三维变形监测装置的隔板中心点作为原点o，以原点o所在的水平面作为三维坐标系的xoy平面，以过原点o的竖直向上的直线作为z轴；
15、通过北斗系统获取某监测点处的边坡土体三维变形监测装置的初始位置坐标a1(x，y，z)和实时位置坐标a2(x0，y0，z0)；
16、基于边坡土体三维变形监测装置的初始位置坐标和实时位置坐标计算边坡土体的绝对滑移变形量，具体是：
17、计算该监测点在x轴、y轴、z轴方向的滑移量，计算公式如下：
18、δx＝x0-x；
19、δy＝y0-y；
20、δz＝z0-z；
21、其中：δx为监测点在x轴方向的偏移量，δy为监测点在y轴方向的偏移量，δz为监测点在z轴方向的偏移量；
22、计算该监测点边坡土体的绝对滑移变形量计算公式如下：
23、
24、可选地，根据边坡土体三维变形监测装置监测获取的双轴倾角数据计算得到该监测点处不同深度土体的相对隔板的滑移变形量具体包括：
25、第一步、将边坡土体三维变形监测装置中的n个监测组件沿远离隔板的方向依次编号为：b1、b2、…bn；
26、第二步、计算第n个监测组件的底端坐标，具体是：
27、根据监测组件测量得到的双轴倾角数据计算第n个监测组件底部的偏移量，具体计算公式为：
28、δxn＝-h×tanαn；
29、δyn＝-h×tanβn；
30、δzn＝0；
31、其中：δxn为第n个监测组件的底部在x轴方向的偏移量，δyn为第n个监测组件的底部在y轴方向的偏移量，δzn为第n个监测组件的底部在z轴方向的偏移量；h为监测组件的原长；αn为第n个监测组件与x轴方向的夹角，在xoz平面，监测组件3竖直向上指向z轴正方向为0度，绕原点往x轴正方向偏转αn为正值，往x轴负方向偏转αn为负值；βn为第n个监测组件3与y轴方向的夹角，在yoz平面，监测组件3竖直向上指向z轴正方向为0度，绕原点往y轴正方向偏转βn为正值，往y轴负方向偏转βn为负值；γn为第n个监测组件与z轴方向的夹角；n取大于等于1且小于等于n的自然数；
32、基于监测点的实时位置坐标计算第n个监测组件的底端坐标，计算公式如下：
33、xn＝xn-1+δxn；
34、yn＝yn-1+δyn；
35、zn＝zn-1-h；
36、其中：xn为第n个监测组件的底端在x轴方向的坐标，yn为第n个监测组件的底端在y轴方向的坐标，zn为第n个监测组件的底端在z轴方向的坐标；xn-1为第n-1个监测组件的底端在x轴方向的坐标，yn-1为第n-1个监测组件的底端在y轴方向的坐标，zn-1为第n-1个监测组件的底端在z轴方向的坐标。
37、第三步、若n小于等于n，则将第n个监测组件的底端坐标作为第n个监测组件的顶端坐标，计算出n个监测组件的底端坐标；取n＝n+1，返回第二步；
38、若n大于n，则结合该监测点的初始位置坐标，计算得到n个监测点处不同深度土体的相对隔板的滑移变形量：
39、可选地，所述s1中在监测点处设置边坡土体三维变形监测装置时，需将边坡土体三维变形监测装置中隔板以下的监测组件本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种边坡土体三维变形监测装置，其特征在于，所述边坡土体三维变形监测装置包括监测箱(1)、隔板(2)和多个监测组件(3)；
2.根据权利要求1所述的边坡土体三维变形监测装置，所述上安装套筒(3.3)远离所述滑管(3.1)的一端设有铰接座(3.3.1)，所述铰接座(3.3.1)形成类球形滑槽(3.3.1.1)，所述下安装套筒(3.4)远离所述滑管(3.1)的一端设有铰接头(3.4.1)，上一所述监测组件(3)的铰接头(3.4.1)滚动设置于下一所述监测组件(3)的类球形滑槽(3.3.1.1)中；且所述隔板(2)远离所述监测箱(1)的一侧设有所述铰接头(3.4.1)，所述隔板(2)的铰接头(3.4.1)滚动设置于顶部的所述监测组件(3)的类球形滑槽(3.3.1.1)中；
3.根据权利要求2所述的边坡土体三维变形监测装置，其特征在于，所述滑管(3.1)的两侧分设有沿所述滑管(3.1)长度方向设置的导向槽(3.1.1)，且所述导向槽(3.1.1)的两端分别形成限位部(3.1.2)，所述上安装套筒(3.3)的开口端设有两个相对设置的导向块(4)，两个所述导向块(4
4.根据权利要求3所述的边坡土体三维变形监测装置，其特征在于，所述监测组件(3)还包括挡板(5)和设置于所述滑管(3.1)内的信号发射器(6)和蓄电池(7)，所述上安装套筒(3.3)和所述下安装套筒(3.4)的外壁均设有挡板(5)，所述倾角传感器(3.2)通过所述信号发射器(6)与所述监测箱(1)电连接，所述蓄电池(7)用于给所述倾角传感器(3.2)和所述信号发射器(6)供电。
5.一种边坡土体三维变形监测方法，其特征在于，采用如权利要求4所述的边坡土体三维变形监测装置对边坡土体进行变形监测，所述边坡土体三维变形监测方法包括：
6.根据权利要求5所述的边坡土体三维变形监测方法，其特征在于，通过北斗系统获取某监测点的相对滑移变形量具体包括：
7.根据权利要求6所述的边坡土体三维变形监测方法，其特征在于，根据边坡土体三维变形监测装置监测获取的双轴倾角数据计算得到该监测点处不同深度土体的相对隔板(2)的滑移变形量具体包括：
8.根据权利要求5所述的边坡土体三维变形监测方法，其特征在于，所述S1中在监测点处设置边坡土体三维变形监测装置时，需将边坡土体三维变形监测装置中隔板(2)以下的监测组件(3)预埋入监测点的土体内，而隔板(2)承托于土体表面；
9.一种计算机可读储存介质，其特征在于，其上存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求5至8中任一项所述的边坡土体三维变形监测方法。
10.一种计算机设备，其特征在于，包括：至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在所述存储器中的计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行如权利要求5至8中任一项所述的边坡土体三维变形监测方法。
...【技术特征摘要】
1.一种边坡土体三维变形监测装置，其特征在于，所述边坡土体三维变形监测装置包括监测箱(1)、隔板(2)和多个监测组件(3)；
2.根据权利要求1所述的边坡土体三维变形监测装置，所述上安装套筒(3.3)远离所述滑管(3.1)的一端设有铰接座(3.3.1)，所述铰接座(3.3.1)形成类球形滑槽(3.3.1.1)，所述下安装套筒(3.4)远离所述滑管(3.1)的一端设有铰接头(3.4.1)，上一所述监测组件(3)的铰接头(3.4.1)滚动设置于下一所述监测组件(3)的类球形滑槽(3.3.1.1)中；且所述隔板(2)远离所述监测箱(1)的一侧设有所述铰接头(3.4.1)，所述隔板(2)的铰接头(3.4.1)滚动设置于顶部的所述监测组件(3)的类球形滑槽(3.3.1.1)中；
3.根据权利要求2所述的边坡土体三维变形监测装置，其特征在于，所述滑管(3.1)的两侧分设有沿所述滑管(3.1)长度方向设置的导向槽(3.1.1)，且所述导向槽(3.1.1)的两端分别形成限位部(3.1.2)，所述上安装套筒(3.3)的开口端设有两个相对设置的导向块(4)，两个所述导向块(4)分别滑动设置于两个所述导向槽(3.1.1)中；
4.根据权利要求3所述的边坡土体三维变形监测装置，其特征在于，所述监测组件(3)还包括挡板(5)和设置于所述滑管(3.1)内的信号发射器(6)和蓄电池(7)，所述上安装套筒(3.3)和所述下安装套筒(3.4)的外壁均设...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏明福，肖滨，熊用，鄢静，周俊华，高赛，周奇，梁彪，李越，
申请(专利权)人：湖南联智监测科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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