[發(fā)明專利]基于MEMS陣列的組裝式深部位移監(jiān)測設備及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103727911B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設計）人: 劉曉宇;王興昆;侯岳峰;丁志林
• 申請（專利權）人: 北京中力智研物聯(lián)科技有限公司
• 主分類號: G01B21/02
• 分類號: G01B21/02
• 代理公司: 北京億騰知識產(chǎn)權代理事務所11309
• 代理人: 陳惠蓮

技術領域

本發(fā)明涉及地質(zhì)災害監(jiān)測及災害提前預報領域，尤其涉及滑坡滑動面確定及深部鉆孔微變形、大變形的無線自動化測量領域，具體地涉及一種基于MEMS陣列的組裝式深部位移監(jiān)測設備及系統(tǒng)。

背景技術

我國地質(zhì)災害呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢，地質(zhì)災害已成為制約地方社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要因素。云南省地處我國西南邊陲，是我國的地質(zhì)災害大省，滑坡災害不僅發(fā)生在人為工程的公路沿線，村莊、城鎮(zhèn)也為滑坡災害的多發(fā)區(qū)。因此，開發(fā)低成本、高精度、自動化的巖土變形監(jiān)測裝置具有重要意義，并有著很廣闊的市場應用前景。

就邊坡監(jiān)測而言，深部位移監(jiān)測是獲取滑坡體變形特征及演化過程最直接、最有效的手段之一。然而，目前國內(nèi)采用的深部變形監(jiān)測設備都存在不足之處，而同類型的國外設備又價格昂貴不利于大面積使用。

在滑坡深部位移監(jiān)測中，傳統(tǒng)的測量方法常采用多點位移計或滑動式測斜儀來監(jiān)測邊坡深部變形，多點位移計是在巖土體鉆孔后，在孔內(nèi)不同深度布設測點固定錨頭，與錨頭連接的測桿(測桿外用護管與灌漿水泥沙漿隔開)上裝設位移讀數(shù)裝置，通過位移讀數(shù)裝置來測量沿鉆孔軸線上的不同深度的測點位移變化；而滑動式測斜儀則是在鉆孔內(nèi)沉放測斜管，利用手拉滑動式測斜儀在測斜管導軌上下定長定點測量鉆孔內(nèi)部傾斜位移，從而掌握鉆孔內(nèi)部的形變情況。然而，無論是多點位移計還是測斜儀都有自身的缺陷：多點位移計在同一鉆孔安裝數(shù)量有限、且量程有限；測斜儀本身測量精度很高，但是隨著滑坡不斷的演化變形，鉆孔內(nèi)的測斜管或被錯斷或被擠壓變形，此時滑動式測斜儀就不能沉入鉆孔中進行測量。兩種設備都能夠準確掌握滑坡演化前期變化趨勢，但隨著滑坡變形的不斷增大，兩種設備便逐漸失去了測量功能。

同類型國外產(chǎn)品的測量方式及使用效果非常的好，也能夠滿足三維大位移的測量需求。該設備主要以單位長度為測量單元，以柔性關節(jié)相連每個測量單元，從而實現(xiàn)大位移測量。該設備的另一個特點就是能夠?qū)崿F(xiàn)儀器設備的重復使用。該設備的具體使用方法為：根據(jù)現(xiàn)場滑坡監(jiān)測打鉆的詳勘情況，定制相應鉆孔深度的監(jiān)測設備，在實際安裝時首先沉放PVC輔助管材，再將整體的測量裝置沉放于PVC管材內(nèi)部，在測量裝置與PVC管材之間填放流沙充滿整個PVC管材間隙，再在PVC管材與整個鉆孔間隙處回填水泥砂漿，以使整個測量設備達到固定的狀態(tài)。然而，該國外監(jiān)測設備每米的價格接近萬元，一個鉆孔的監(jiān)測價值要在幾十萬元，對于我國這樣一個特殊的人文地理環(huán)境，該種貴族式的監(jiān)測方式不能進行大面積推廣使用；雖然該監(jiān)測裝置能夠?qū)崿F(xiàn)重復使用，但是滑坡災害的演化是一個漫長的過程，對于滑坡災害的預警及研究不是一個短期的過程，該設備的重復使用功能因此會被弱化。再者，該設備現(xiàn)場安裝工藝復雜且安裝人員要求也相對較高，不適合我國這樣的國情。

綜上所述，研發(fā)一種物美價廉且能夠?qū)崟r捕捉監(jiān)測滑坡體內(nèi)部的不同深度巖土體的當前狀態(tài)、破壞形態(tài)、預測滑坡體未來發(fā)展趨勢的設備是適應我國地質(zhì)災害發(fā)展趨勢的必然。該設備不僅需要能夠滿足測量精度、測量原理的需求，也能夠在惡劣的工程條件下準確把握滑坡災害前期及后期變形規(guī)律，對于我國這樣一個人文地理特殊的地質(zhì)災害大國有著特殊的意義，而這樣的監(jiān)測設備也必將是深部位移監(jiān)測設備研發(fā)的發(fā)展趨勢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能夠克服上述缺陷的基于MEMS陣列的組裝式深部位移檢測設備及系統(tǒng)。具體地說，主要是提供一種針對現(xiàn)有的深部變形監(jiān)測手段(如滑動式測斜儀、拉線式深部位移測量儀等)的技術革新或技術取代。