[實用新型]地質內部位移三維監(jiān)測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720580571.6
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN206862331U
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發(fā)明（設計）人: 汪小剛;姜龍;趙宇飛;王玉杰;段慶偉;劉立鵬;孫平;林興超;曹瑞瑯;鄭理峰
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G01B21/32
• 分類號: G01B21/32;G08C17/02
• 代理公司: 北京北新智誠知識產(chǎn)權代理有限公司11100
• 代理人: 滿靖

技術領域

本實用新型涉及一種地質內部位移三維監(jiān)測系統(tǒng)，屬于巖土工程的地質變形監(jiān)測領域。

背景技術

巖土工程的變形監(jiān)測包括表面位移觀測和內部位移觀測。變形監(jiān)測主要是觀測水平位移和垂直位移，掌握變化規(guī)律，研究有無裂縫、滑坡、滑動和傾覆的趨勢。常用的內部位移觀測儀器有位移計、測縫計、傾斜儀、沉降儀、固定測斜儀、垂線坐標儀、引張線儀、多點變位計和應變計等。表面位移觀測儀器有水準儀、全站儀、GPS、三維激光掃描技術等。

隨著科學技術的迅猛發(fā)展，安全監(jiān)測技術在水利水電、公路、鐵路、民航等領域也在不斷的完善和改進?，F(xiàn)階段，在涉及控制變形的諸如水利工程中的大壩、洞室、邊坡、公路和鐵路的路基，以及民航機場地基等方面，一般采用單點式(沉降板、沉降環(huán))和分布式(固定測斜儀、沉降儀)的方式進行沉降監(jiān)測。

目前，應用MEMS相關變形儀器，如固定測斜儀進行變形監(jiān)測已成為本領域的發(fā)展趨勢，但現(xiàn)階段其僅在巖土工程邊坡方面有所應用。參見圖1和圖2所示，通常地，若干安裝有MEMS(微機電系統(tǒng))慣性傳感器92的固定測斜儀91通過剛性連接桿93相連。測量時，互相首尾相連的固定測斜儀91置入待測地質內部，如圖2所示，每個固定測斜儀91上的MEMS慣性傳感器92作為一個監(jiān)測點。觀測地質內部變形時，以起始或結尾處的MEMS慣性傳感器92作為起算點，通過獲得起始或結尾處監(jiān)測點的絕對二維變形值，即可推算出各監(jiān)測點的絕對變形量，從而進行變形量的累加計算，最終計算出的沉降結果為相對于起始或結尾處監(jiān)測點的相對二維變形值。

從實際實施中可以看出，上述固定測斜儀系統(tǒng)實現(xiàn)的地質內部變形觀測方法存在如下缺陷：第一，受地質界面(斷層、破碎帶)影響，個別固定測斜儀的監(jiān)測點獲得的變形量和變形趨勢與實際地質變形情況有較大差異。如圖2，標號102示出了實際地質界面，通過各固定測斜儀91得到的變形趨勢線101與地質實際變形存在較大差異。第二，上述固定測斜儀系統(tǒng)僅能實現(xiàn)二維變形觀測，測量精度較低，存在系統(tǒng)誤差，并且誤差值會隨變形累加計算過程不斷累加，從而致使最終結果出現(xiàn)失真現(xiàn)象。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種地質內部位移三維監(jiān)測系統(tǒng)，此三維監(jiān)測系統(tǒng)解決了已有固定測斜儀系統(tǒng)出現(xiàn)的個別監(jiān)測點異常導致監(jiān)測結果失真的問題，確保了監(jiān)測結果更接近實際地質變形情況。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下技術方案：

一種地質內部位移三維監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：它包括置于地下的三維正反雙向慣性傳感檢測系統(tǒng)和置于地上的信息采集系統(tǒng)；三維正反雙向慣性傳感檢測系統(tǒng)通過電纜與信息采集系統(tǒng)相連；三維正反雙向慣性傳感檢測系統(tǒng)包括首尾相連、沿PVC直管軸線置于PVC直管內的若干MEMS傳感器，PVC直管置于鉆孔內，鉆孔和PVC直管內灌注有水泥漿液且水泥漿液已凝固，其中：MEMS傳感器包括分別在X、Y、Z軸上正反雙向設置的一對慣性傳感器；PVC直管的軸線定義為Z軸，與Z軸垂直的平面內定義有互相垂直的X軸與Y軸。

所述MEMS傳感器包括信號處理控制器，信號處理控制器與所有所述慣性傳感器連接。

所述信息采集系統(tǒng)包括信號采集模塊、電源模塊和收發(fā)天線，其中：信號采集模塊用于與所述三維正反雙向慣性傳感檢測系統(tǒng)伸出地質表面的電纜連接，電源模塊、收發(fā)天線與信號采集模塊連接，電源模塊提供電力。

地上設有可與所述信息采集系統(tǒng)無線通訊的信息管理系統(tǒng)。

所述信息管理系統(tǒng)包括通訊模塊、變形分析模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊。

本實用新型的優(yōu)點是：

本實用新型從三維視角實現(xiàn)了對地質內部變形趨勢的全面監(jiān)測，測量精度高、誤差小，能有效地防止因地質界面因素所帶來的個別監(jiān)測點陡增或陡降異?，F(xiàn)象的發(fā)生，可真實、直觀、準確地反映出地質內部的實際變形情況，從而為校核設計、施工指導提供科學的依據(jù)和可靠的技術支持。

本實用新型三維監(jiān)測系統(tǒng)可連續(xù)分布式地應用于大壩、邊坡、洞室、寬大路基、站場地基等方面的地質內部變形監(jiān)測場合。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有固定測斜儀系統(tǒng)的安裝示意圖。

圖2是現(xiàn)有固定測斜儀系統(tǒng)的使用情況說明圖。

圖3是本實用新型地質內部位移三維監(jiān)測系統(tǒng)的較佳實施例示意圖。

圖4是本實用新型地質內部位移三維監(jiān)測系統(tǒng)的實施說明圖。

具體實施方式