[實用新型]基于應(yīng)變電阻的橋式泥石流孔隙水壓力傳感器及預(yù)警系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420044520.8
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN203688132U
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁海濤;楊成林;王萬林;陳寧生
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院;水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所
• 主分類號: G01L9/04
• 分類號: G01L9/04;G08C17/02;H04L29/06;G08B25/10
• 代理公司: 成都中亞專利代理有限公司 51126
• 代理人: 王崗

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種橋式電阻原理的泥石流孔隙水壓力傳感器，特別是一種用于泥石流預(yù)警監(jiān)測的橋式電阻原理的泥石流孔隙水壓力傳感器。?

背景技術(shù)

2010年8月7日夜至8日凌晨，甘肅甘南藏族自治州舟曲縣突發(fā)特大泥石流，造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。從電視中看到的災(zāi)難畫面讓人觸目驚心，給我造成了強(qiáng)烈的震撼！圖1是2010年8月7日，甘肅舟曲縣發(fā)生的泥石流災(zāi)害，造成死亡1434人，失蹤331人。泥石流這個詞對于四川人來說毫不陌生。在汶川特大地震極震區(qū)，由于受地震影響巖體震裂松動，巖石疏松破碎并誘發(fā)了大量的表層滑塌、崩塌、滑坡，致使大量的松散物質(zhì)堆積在溝道內(nèi)，為泥石流的形成提供了豐富的物源，使得最近四川頻繁發(fā)生大型山洪泥石流。?

2010年8月13日13時至14日7時，都江堰市龍池鎮(zhèn)出現(xiàn)大暴雨，引發(fā)特大山洪泥石流災(zāi)害，造成16人死亡，66失蹤；其后在汶川地震重災(zāi)區(qū)的映秀、綿竹、北川等都相繼發(fā)生了嚴(yán)重的泥石流災(zāi)害，造成了重大人員傷亡和財產(chǎn)損失，使得地震災(zāi)害之后的重建不得不面臨二次重建的局面。2010年9月24日，四川地震災(zāi)區(qū)北川縣遭暴雨泥石流襲擊，已造成14名群眾失蹤，唐家山堰塞湖也因泥石流堵塞泄洪槽，水位上升５米，嚴(yán)重危害下游的居民……圖2是9月24日北川縣遭暴雨泥石流沖毀的家園。2013年4.20四川蘆山7.0級地震后，雅安全市共排查出地質(zhì)災(zāi)害隱患點2724處（滑坡1268處，泥石流304處，崩塌653處，不穩(wěn)定斜坡474處，其他25處），威脅人數(shù)18余萬人、財產(chǎn)845680.2萬元。其中，新增地質(zhì)災(zāi)害隱患點997處，原有地質(zhì)災(zāi)害隱患點1727處（險情加劇點187處）。實踐也證明所以監(jiān)測預(yù)警是目前泥石流防災(zāi)減災(zāi)最有效的手段。?

泥石流啟動是指在降雨、滲透的作用下，土體因含水量增加、體積收縮、粘土顆粒膨脹而造成孔壓上升導(dǎo)致其摩擦力降低，同時土體潛蝕導(dǎo)致粘滯力降低，最終促使土體強(qiáng)度降低并失穩(wěn)液化產(chǎn)生泥石流的過程。?

泥石流要是能預(yù)警和進(jìn)而預(yù)報就好了，這樣至少能減少人員傷亡！這個想法一直在我腦子里，于是我找到了老師，告訴他我的這個想法。老師鼓勵了我，但也告訴我：“泥石流是自然災(zāi)害，要預(yù)測和預(yù)警可不那么容易，首先要學(xué)習(xí)相關(guān)知識。”于是我下決心來收集相關(guān)的信息、學(xué)習(xí)相關(guān)的知識。?

目前，國內(nèi)外的泥石流監(jiān)測預(yù)警，主要是采用人工觀測、降雨監(jiān)測、視頻和含水量監(jiān)測來預(yù)報、預(yù)警泥石流的方法。隨著震后泥石流災(zāi)害的頻發(fā)程度，研究人員開始關(guān)注地下微觀的孔壓變化，泥石流的啟動和發(fā)生是土體內(nèi)部孔壓作用效應(yīng)。根據(jù)研究表明，孔隙水壓力變化特征,不同的起動模式下的土體內(nèi)部孔隙水壓力變化特征不同,孔隙水壓力的變化可以解釋不同泥石流起動模式的機(jī)理特征。根據(jù)研究結(jié)果,可以對不同起動下的泥石流模式進(jìn)行不同的防治規(guī)劃,同時結(jié)合泥石流起動過程中孔隙水壓力的變化，以解釋泥石流起動的模式，開展震后泥石流預(yù)報而不是預(yù)警提供了新型技術(shù)手段。?

目前，通過監(jiān)測泥石流溝的邊坡土壤的水量和孔隙水壓力的雙重方法，判定泥石流的啟動條件和實現(xiàn)預(yù)警和預(yù)測是科學(xué)界極度關(guān)注和處于方興未艾之勢。但是由于孔隙水監(jiān)測傳感器技術(shù)問題，制約了孔壓監(jiān)測在泥石流中的應(yīng)用。據(jù)調(diào)查，在泥石流研究國內(nèi)外享有盛名的中國科學(xué)院的泥石流專門的研究所，目前，在泥石流邊坡孔壓監(jiān)測中，大多采用國內(nèi)的孔壓傳感器和進(jìn)口十分昂貴的美國的孔壓傳感器和采集設(shè)備（一套設(shè)備大約10多萬美元）。?

????我們國內(nèi)生產(chǎn)的孔壓傳感器，主要對象是應(yīng)用于水庫大壩的滲水監(jiān)測、滑坡體的孔壓監(jiān)測。通過我們調(diào)查，在這些監(jiān)測中的特點是由于滑坡體較具有深度大，一般在幾米到幾十米，便于現(xiàn)有的大尺寸孔壓傳感器埋設(shè)。在水庫大壩監(jiān)測中，傳感器埋藏深度較深，大壩滲水含水量較大，對傳感器靈敏度和尺寸要求不高，一般還是可以滿足滑坡和大壩滲透監(jiān)測的需求。?

在泥石流溝的邊坡監(jiān)測中，孔壓和泥石流發(fā)生的關(guān)系和一般邊坡提供給泥石流的堆積物的厚度在五十厘米左右，加上，一般這個土壤中的含水量不是很高，至少比大壩滲透時候，大壩的含水量低。在這種較低含水量和淺土層的孔壓監(jiān)測中，對孔壓傳感器就提出了更高的要求。目前，國內(nèi)的現(xiàn)有孔壓傳感器，尺寸大，一般長度在190mm，直徑在25mm，量程大、靈敏度低，成本高，基本上不能滿足泥石流溝的邊坡淺土層監(jiān)測。由于成本高，也不適合多數(shù)量、大量面積埋設(shè)。?

實用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有泥石流預(yù)警方法存在的問題，本實用新型提供一種用于泥石流監(jiān)測的應(yīng)變電阻橋式原理的水壓力傳感器；本傳感器監(jiān)測震裂坡地土壤中的孔隙水壓力，來滿足科學(xué)家對泥石流的預(yù)測和發(fā)生實現(xiàn)預(yù)警和一步實現(xiàn)預(yù)報。?