[发明专利]一种深孔张拉式多点位移监测预警系统及施工方法

权利要求书

1.一种深孔张拉式多点位移监测预警系统及施工方法，其特征在于：包括以下部分：锚头（1）、钢丝张拉线（2）、承压弹簧（3）、位移数据采集仪集中盘（4）、位移数据采集仪（5）、无线信号发射装置（6）、无线信号接收装置（7）、模数转换器（8）、计算机（9）、报警装置（10）、工业modem（11）、手机（12）、GPS定位仪（13）、太阳能蓄电池（14）、太阳能电池板（15）、混凝土铸件（16）、通讯电缆（17）、输电电缆（18）；锚头（1）均匀锚固在钻孔内，锚头（1）经钢丝张拉线（2）连接到测点位移数据采集仪集中盘（4）中的位移数据采集仪（5）上，位移增量由位移数据采集仪（5）通过无线信号发射装置（6）无线传输到无线信号接收装置（7），经过模数转换器（8）进行模数转换，数据经计算机（9）处理之后反馈到报警装置（10）进行预警，把预警结果通过工业modem（11）及时发送到手机（12）。

2.如权利要求1所述的一种深孔张拉式多点位移监测预警系统及施工方法，其特征在于：锚头（1）由三个用弹簧张紧的经过热处理的锚爪组成，连接到钢丝张拉线（2）上，在地表把钢丝张拉线（2）铰接在位移数据采集仪（5）上。

3.如权利要求1所述的一种深孔张拉式多点位移监测预警系统及施工方法，其特征在于：深孔张拉式多点位移监测预警系统其量程分为三个等级，分别为0—2m、0—5m、0—10m；分辨率为0.5mm，安装深度为0～600m，锚头数为1～20个；根据锚头个数可确定的钻孔直径范围为100—300mm，锚头长度110-330mm,锚头重量300g；根据锚头个数可确定的位移数据采集仪集中盘（4）直径的范围为500—700mm，重量为20kg，钢丝张拉线直径0.5mm，长度根据钻孔长度为10-600米。

4.如权利要求1所述的一种深孔张拉式多点位移监测预警系统及施工方法，其特征在于：位移数据采集仪（5）固定在位移数据采集仪集中盘（4）上，位移数据采集仪集中盘（4）由位移数据采集仪（5）和GPS定位仪（13）组成。

5.如权利要求1所述的一种深孔张拉式多点位移监测预警系统及施工方法，其特征在于：计算机数据处理终端包括无线信号接收装置（7）、模数转换器（8）、计算机（9），预警系统包括数据处理预警软件、报警装置（10）、工业modem（11）、手机（12）。

6.如权利要求1所述的一种深孔张拉式多点位移监测预警系统及施工方法，其特征在于：所述施工方法包括如下步骤：

（1）确定监测区域及地面硬化：确定所要监测岩层移动变形的区域，根据地形条件确定钻孔的位置，然后在指定的钻孔位置进行地面硬化以便于安装位移数据采集仪集中盘（4）和太阳能蓄电池（14）；

（2）钻孔开挖：根据监测区域的深度确定钻孔的深度，从而确定锚头（1）数量；根据锚头（1）数量确定钻孔的直径和位移数据采集仪集中盘（4）的直径；钻孔的深度和直径确定后，用钻机在指定的位置打钻孔；打钻时钻孔深度最大值不超过600m，钻孔倾斜度不能超过1%；

（3）洗孔：打好钻孔后，因孔内留有岩硝和泥杂质，用清水进行洗孔，将孔内的杂质清洗干净，使下放锚头（1）时能顺利到达指定位置；

（4）安装锚头（1）和钢丝张拉线（2）：根据现场钻孔所揭示的地层条件确定锚固点位置；按照设计开始安装锚头（1），锚头（1）由三个用弹簧张紧的经过热处理的锚爪所组成，锚头（1）下部连接一个重约2Kg的自重锤，锚头（1）上部连接到标有刻度的钢丝张拉线（2）上；通过自重锤和钢丝张拉线向下放，然后拉紧钢丝张拉线（2）使锚爪上的弹簧张开，锚爪锚固到指定位置；待锚头（1）锚固到指定位置后，将钢丝张拉线（2）临时固定，所有锚头固定好后，依次将钢丝张拉线（2）连接到位移数据采集仪（5）上；安装深孔锚头时，钻孔深度要比最深处的锚头深1m；

（5）位移数据采集仪集中盘（4）安装及固定：位移数据采集仪集中盘（4）是根据锚头（1）的个数确定直径尺寸范围为500mm—700mm的钢制圆盘，厚度为5mm；位移数据采集仪集中盘（4）通过混凝土铸件（16）和承压弹簧（3）固定在已硬化的地面上；承压弹簧（3）具有重量轻、高强度、变形小、可塑性低的特点，提供常张力，可以保证位移数据采集仪集中盘（4）不发生大的变形；根据锚头（1）个数安装位移数据采集仪（5），使每个锚头（1）对应的位移数据采集仪（5）全固定于位移数据采集仪集中盘（4）上，并将每个锚头（1）所对应的钢丝张拉线（2）铰接到对应的位移数据采集仪（5）上；

（6）安装GPS定位仪（13）、无线信号发射装置（6）及太阳能蓄电池（14）：将GPS定位仪（13）安装在位移数据采集仪集中盘（4）上，并安装无线信号发射装置（6）和太阳能蓄电池（14）；无线信号数据发射装置（6）通过通讯电缆（17）与位移数据采集仪（5）连接，使得数据能被无线信号发射装置（6）读取并以无线信号的方式发射，至计算机数据处理终端；同时，通过输电电缆（18）连接所有的位移数据采集仪（5）、GPS定位仪（13）和无线信号发射装置（6），并进行调试，保证位移数采集仪（5）、无线信号发射装置（6）及GPS定位仪（13）能正常工作；

（7）计算机数据处理终端安装及调试：安装无线信号接收装置（7），为确保无线信号接收装置（7）能接收到无线信号发射装置（6）发射的信号，须保证无线信号接收装置（7）与无线信号发射装置（6）间隔的距离不超过2km；通过通讯电缆（17）依次将无线信号接收装置（7）、模数转换器（8）、计算机（9）连接，安装好之后进行调试；

（8）预警系统的安装及调试：将短信报警软件安装在计算机（9）上，设置报警规则和相关参数，报警装置（10）直接与计算机（9）连接，工业modem（11）连接到报警装置（10），安装在计算机（9）上的短信报警软件能对实时采集的监测数据处理、分析，在计算机（9）上显示并绘制数据曲线；若位移数据达到软件设置的位移预警值，报警装置（10）将启动，工业modem（11）将报警信息发送到管理人员的手机（12）上，方便管理人员及时了解和处理报警情况。