[發明專利]一種基于北斗定位的多矢量邊坡監測錨桿及監測方法

有效

• 申請號: 201811570051.2
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109518736B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 周源;高玉峰;張飛;張寧;吳勇信
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00;E02D5/74
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 虞希光

一種北斗定位的多矢量邊坡監測錨桿及監測方法。該邊坡監測錨桿由4個部件構成：端部信號接收輸出器、多節傳感器內芯、液壓三尖錨固頭、外套護筒。端部信號接收輸出器主要接收北斗衛星定位信號。多節傳感器內芯是核心部件，它如錨桿一樣打設到邊坡內部，并通過錨固圈與周圍土體或巖體多點錨固，內置軸向應力傳感器、扭矩傳感器和軸向應變傳感器，通過線纜匯集到端部信號接收輸出器中。液壓三尖錨固頭在多節傳感器內芯內部將錨固圈頂出膨脹，與周圍土體或圍巖錨固起來。外套護筒是成孔后打設多節傳感器內芯時作為保護之用。本發明采用北斗定位導航初步監測滑坡發生的趨勢，再通過精細傳感器確定滑坡危險位置，為滑坡預警和工程抗滑處置提供必要的數據支撐。

技術領域

本發明涉及一種基于北斗定位的多矢量邊坡監測錨桿及監測方法。在需要進行監測的邊坡坡面或坡肩設置監測錨桿，當邊坡有滑動趨勢或者產生裂縫變形時，可以通過端部信號接收輸出器接收北斗衛星定位信號，確定整個坡面的大致變形方向，然后根據多節傳感器內芯的傳感器數據，獲得滑動變形或裂縫產生的具體部位和深度，為邊坡加固和滑坡預警提供決策數據。本發明采用無人值守的工作形式，所有數據均通過無線傳輸，在室內定期接收相關數據即可進行分析，減少了人員在野外危險區域逗留的時間。本發明采用北斗定位導航初步監測滑坡發生的趨勢，再通過精細傳感器確定滑坡危險位置和可能滑動面，為滑坡預警和工程抗滑處置提供必要的數據支撐。屬于邊坡工程、巖土工程等技術領域。

背景技術

邊坡穩定問題由于受其復雜的地質條件的影響，一直是巖土工程界關注的焦點問題。隨著國民經濟的快速發展，人類的工程活動必然越來越頻繁，規模也越來越大。同時，由于工程場地的可選余地正在減少，工程設計在一定程度上將面臨更加復雜的地質條件。因此，在進行邊坡設計時需要更多的考慮邊坡的地質條件對其穩定性的影響及其變化趨勢。長期以來，工程地質界、巖土力學界對邊坡穩定性進行了大量的研究工作，但至今仍難以找到準確評價的理論和方法。比較有效地處理這類問題的方法，就是理論分析、專家群體經驗知識和監測控制系統相結合的綜合集成的理論和方法。可見邊坡監測與反饋分析是邊坡工程中的一個重要環節。然而，當邊坡接近破壞時，現有錨桿監測邊坡變形方法存在錨桿與邊坡相對滑動，監測點變形為錨桿變形，不能完全體現土體變形的問題。同時，為了使監測與反饋符合巖土工程動態優化設計和信息化施工的要求，需要建立監測信息快速反饋分析技術。因此本發明針對邊坡監測信息快速獲取與傳遞分析，提出了北斗衛星定位外加應力、扭矩、應變等多矢量傳感器監測儀器及監測方法，能夠實現邊坡與錨桿錨固連接，并快速獲取邊坡的變形信息與穩定情況，為快速預警與反饋分析提供了及時的數據支撐。

發明內容

本發明提出一種基于北斗定位的多矢量邊坡監測錨桿及監測方法。該邊坡監測錨桿由4個部件構成：端部信號接收輸出器、多節傳感器內芯、液壓三尖錨固頭、外套護筒。端部信號接收輸出器主要接收北斗衛星定位信號，同時將多節傳感器采集到的數據無線傳輸到處理站。多節傳感器內芯是核心部件，它如錨桿一樣打設到邊坡內部，并通過錨固圈與周圍土體或巖體多點錨固，內置軸向應力傳感器、扭矩傳感器和軸向應變傳感器，通過線纜匯集到端部信號接收輸出器中。液壓三尖錨固頭在多節傳感器內芯內部將錨固圈頂出膨脹，與周圍土體或圍巖錨固起來。外套護筒是成孔后打設多節傳感器內芯時作為保護之用。當邊坡有滑動趨勢或者產生裂縫變形時，可以通過端部信號接收輸出器接收北斗衛星定位信號，確定整個坡面的大致變形方向，然后根據多節傳感器內芯的傳感器數據，獲得滑動變形或裂縫產生的具體部位和深度，為邊坡加固和滑坡預警提供決策數據。

本發明的解決方案

本發明提出一種基于北斗定位的多矢量邊坡監測錨桿，其整體結構包含4個部分：1)端部信號接收輸出器、2)多節傳感器內芯、3)液壓三尖錨固頭、4)外套護筒。

其中1)端部信號接收輸出器由北斗衛星定位接收器、無線數據發射傳輸單元組成，通過北斗衛星定位接收器接收北斗衛星的信號，實時確定位置信息，并通過無線數據發射傳輸單元發送到遠端數據采集點，端部信號接收輸出器與多節傳感器內芯末端相連，所有傳感器的信號電纜匯總連接到端部信號接收輸出器；