[發明專利]一種探測邊坡穩定性的裝置與方法

在審

• 申請號: 202111263623.4
• 申請日: 2021-10-28
• 公開（公告）號: CN114047316A
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 李福平;王桂林
• 申請（專利權）人: 中國神華能源股份有限公司哈爾烏素露天煤礦
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N13/04;G01N15/08;G01K13/00;G01C9/00
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 劉銳

1.一種探測邊坡穩定性的裝置，其特征在于，包括：

探測孔，確定邊坡探測區域后，自坡頂至坡角布置多條監測線，每條所述監測線上布設多個探測孔，每一所述探測孔的深度達基巖面以下；

傳感器陣列，在每一所述探測孔內沿深度方向布置傳感器陣列，所述傳感器陣列包括多個溫度傳感器和多個傾角傳感器；

上位機，采集所述傳感器陣列的檢測數據；根據溫度傳感器的檢測數據確定探測孔不同深度的溫度值，將溫度值變化范圍超過預設溫度變化范圍的溫度傳感器所在位置設為入滲區以識別滲流通道；根據傾角傳感器的檢測數據確定探測孔不同深度的傾斜角度，將傾斜角度變化范圍超過預設傾斜角度范圍的傾角傳感器所在位置設為疑似軟弱夾層區；根據疑似軟弱夾層區內的滲流通道的空間分布信息，確定軟弱夾層區。

2.根據權利要求1所述的探測邊坡穩定性的裝置，其特征在于：

所述監測線采用主-輔剖面法布設，所述主監測線位于邊坡探測區域的中部，所述主監測線的兩側布設輔助監測線，在每條監測線上布設若干個探測孔，所述主監測線上所述探測孔的數目不少于3個。

3.根據權利要求1所述的探測邊坡穩定性的裝置，其特征在于：

所述傳感器陣列中，一個溫度傳感器和一個傾角傳感器集組成一個傳感組件；相鄰兩個傳感組件之間的高度差在0.5m～1m的范圍內。

4.根據權利要求3所述的探測邊坡穩定性的裝置，其特征在于：

同一探測孔內的所述傳感組件的排布密度不同，預先估計的軟弱夾層位置處的傳感組件密度更高。

5.根據權利要求1所述的探測邊坡穩定性的裝置，其特征在于：

所述上位機，將疑似軟弱夾層區和滲流通道相重疊的區域，確定為軟弱夾層區。

6.根據權利要求1-5任一項所述的探測邊坡穩定性的裝置，其特征在于：

所述上位機配置有顯示屏，所述顯示屏用于顯示所述邊坡區域內所述傳感器陣列的空間排布方式以及每一所述傳感器陣列的檢測結果；根據所述檢測結果顯示所述滲流通道和所述疑似軟弱夾層區。

7.根據權利要求6所述的探測邊坡穩定性的裝置，其特征在于，傾角傳感器為三軸MEMS傳感器，傾角傳感器的放置方式如下：Z軸探測孔的深度方向平行；X軸與邊坡主滑方向平行；Y軸垂直于邊坡主滑方向，所述傾角傳感器與豎直方向的傾斜角度θ為：

其中，A_X,OUT、A_Y,OUT、A_Z,OUT分別為三軸MEMS傳感器的X軸、Y軸、Z軸測量輸出的加速度值。

8.一種利用權利要求1-7任一項所述的探測邊坡穩定性的裝置探測邊坡穩定性的方法，其特征在于，包括如下步驟：

采集邊坡探測區域內的溫度場分布數據和形變場分布數據；

根據所述溫度場分布數據和所述形變場分布數據確定所述邊坡探測區域內的軟弱夾層區。

9.根據權利要求8所述的探測邊坡穩定性的方法，其特征在于，采集邊坡探測區域內的溫度場分布數據和形變場分布數據的步驟中：

若所述溫度場分布數據中存在恒穩態到擾動態再到恒穩態的變化過程，或者，高溫到低溫再到高溫的變化過程則將處于擾動態或低溫所處的位置作為滲流通道；

若所述形變場分布數據存在形變超過預設范圍區域，則將該區域作為疑似軟弱夾層區；

將所述疑似軟弱夾層區與所述滲流通道重疊的區域確定為軟弱夾層區。

10.根據權利要求9所述的探測邊坡穩定性的方法，其特征在于，還包括如下步驟：

采用熱-流-固耦合數值建模算法與參數反演算法，對所述溫度場分布數據和形變場分布數據進行反演處理，得到滲流通道的滲透系數預測值及邊坡滑動漸進過程的預測結果；

根據所述滲透系數預測值及邊坡滑動漸進過程的預測結果得到邊坡穩定性的預測結果。