[發明專利]基于雙縫衍射的滑坡滑動位移和滑動速度的監測方法

在審

• 申請號: 202111126448.4
• 申請日: 2021-09-23
• 公開（公告）號: CN113847957A
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 賈艷昌;姜彤;劉漢東;尹彥禮;宋紅克;方東敏
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01B11/02;G01P3/36
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 王曉麗

本發明公開一種基于雙縫衍射的滑坡滑動位移和滑動速度的監測方法，包括以下步驟：a.在邊坡內布設衍射光光源和帶兩條平行狹縫的不透光板，衍射光光線方向正對著狹縫，在滑坡體上方布設光屏；b.調整衍射光光源和光屏的相對位置，使光屏上清晰的觀察到水平向的明暗相間條紋；c.當滑坡體向下滑動時，光屏上明暗相間條紋的坐標反向向上/下運動；當滑坡體背離衍射光光源水平向滑動時，光屏跟著滑坡體正向或背離衍射光光源水平向滑動，光屏上明暗相間條紋的條紋寬度變大或變小；讀取光屏上最亮條紋寬度和最亮條紋中心坐標變化，根據最亮條紋中心坐標變化和最亮條紋寬度的變化計算滑坡滑動位移和滑動速度。本發明成本低廉、安裝簡便，具有適用性強的特點。

技術領域

本發明屬于滑坡災害監測領域，具體地說涉及一種應用于滑坡滑動位移和滑動速度監測的方法，更加具體的說是一種在邊坡上布設的激光光源通過不透光板上狹縫在滑坡體上的光屏上產生衍射條紋，根據光屏上衍射條紋位置變化和衍射條紋寬度的變化計算滑坡體滑動位移和滑動速度的新方法。

背景技術

目前國內外滑坡滑動位移監測預警方法和滑動速度監測預警方法已有多種，但基于單縫衍射的滑坡體滑動位移和滑動速度監測的方法未見報道。

我國存在大量的自然邊坡和人工邊坡，在降雨、震動、開挖等自然或人為因素干擾下容易失穩，滑坡災害頻發。滑坡滑動位移大小和滑動速度大小是滑坡是否穩定最重要的判據。目前國內外滑坡滑動位移和滑動速度監測方法主要有全球衛星定位系統監測方法、遙感雷達監測方法、地基雷達監測方法、三維激光掃描儀衍射監測方法、柔性鉆孔測斜儀監測方法、鉆孔測斜儀監測方法、基于地磁場監測方法和群測群防等方法。

發明內容

本發明是基于單縫衍射條紋位置變化和衍射條紋寬度變化監測滑坡體滑動位移和滑動速度的新方法。

本發明的目的在于提供基于雙縫衍射的滑坡滑動位移和滑動速度的監測方法，在邊坡上布設衍射光光源，在衍射光光源和滑坡體之間的邊坡上布設帶狹縫的不透光板，在滑坡體上布設光屏。衍射光光源發出的光線透過狹縫后發生光色散，色散光投射在光屏上。根據光屏上明暗相間條紋的坐標和最亮條紋寬度變化監測滑坡體滑動速度和滑動的位移。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

一種基于雙縫衍射的滑坡滑動位移和滑動速度的監測方法，包括以下步驟：

a.安裝監測設備：在邊坡上布設衍射光光源，在衍射光光源和滑坡體之間的邊坡上布設帶兩條平行狹縫的不透光板，衍射光光線方向正對著狹縫，在滑坡體上方布設光屏；

b.調整衍射光光源和光屏的相對位置：調整衍射光光源、不透光板和光屏的相對位置，衍射光光源、不透光板和光屏位于一條直線上，調整衍射光光源與不透光板、不透光板與光屏之間間距，使光屏上能夠清晰觀察到等寬度的矩形明暗相間條紋；

c.以光屏中心為原點建立三維坐標系，讀取光屏上坐標，光屏水平方向為x軸，反坡向方向為正，沿坡向為負；光屏豎直方向為z軸，豎直向上為正，豎直向下為負；垂直光屏方向為y軸，向光源方向為正，反光源方向為負；

d.當滑坡體向下滑動時，光屏跟著滑坡體向下/上滑動，光屏上明暗相間條紋的坐標反向向上/下運動；當滑坡體背離衍射光光源水平向滑動時，光屏跟著滑坡體背離衍射光光源水平向滑動，光屏上明暗相間條紋的條紋寬度變大；當滑坡體向正衍射光光源水平向滑動時，光屏跟著滑坡體向衍射光光源水平向滑動，光屏上明暗相間條紋的條紋寬度變小；讀取光屏上最亮條紋寬度和最亮條紋中心坐標變化，基于夫瑯禾費衍射理論，根據最亮條紋中心坐標變化和最亮條紋寬度的變化計算滑坡滑動位移和滑動速度。

上述基于雙縫衍射的滑坡滑動位移和滑動速度的監測方法，所述衍射光光源為激光光源。

上述基于雙縫衍射的滑坡滑動位移和滑動速度的監測方法，所述步驟c，在光屏上設置刻度，能夠直觀的讀取光屏上明暗相間條紋的坐標。