[发明专利]基于MEMS阵列的组装式深部位移监测设备及系统

说明书

技术领域

本发明涉及地质灾害监测及灾害提前预报领域，尤其涉及滑坡滑动面确定及深部钻孔微变形、大变形的无线自动化测量领域，具体地涉及一种基于MEMS阵列的组装式深部位移监测设备及系统。

背景技术

我国地质灾害呈现逐年递增的趋势，地质灾害已成为制约地方社会经济可持续发展的重要因素。云南省地处我国西南边陲，是我国的地质灾害大省，滑坡灾害不仅发生在人为工程的公路沿线，村庄、城镇也为滑坡灾害的多发区。因此，开发低成本、高精度、自动化的岩土变形监测装置具有重要意义，并有着很广阔的市场应用前景。

就边坡监测而言，深部位移监测是获取滑坡体变形特征及演化过程最直接、最有效的手段之一。然而，目前国内采用的深部变形监测设备都存在不足之处，而同类型的国外设备又价格昂贵不利于大面积使用。

在滑坡深部位移监测中，传统的测量方法常采用多点位移计或滑动式测斜仪来监测边坡深部变形，多点位移计是在岩土体钻孔后，在孔内不同深度布设测点固定锚头，与锚头连接的测杆(测杆外用护管与灌浆水泥沙浆隔开)上装设位移读数装置，通过位移读数装置来测量沿钻孔轴线上的不同深度的测点位移变化；而滑动式测斜仪则是在钻孔内沉放测斜管，利用手拉滑动式测斜仪在测斜管导轨上下定长定点测量钻孔内部倾斜位移，从而掌握钻孔内部的形变情况。然而，无论是多点位移计还是测斜仪都有自身的缺陷：多点位移计在同一钻孔安装数量有限、且量程有限；测斜仪本身测量精度很高，但是随着滑坡不断的演化变形，钻孔内的测斜管或被错断或被挤压变形，此时滑动式测斜仪就不能沉入钻孔中进行测量。两种设备都能够准确掌握滑坡演化前期变化趋势，但随着滑坡变形的不断增大，两种设备便逐渐失去了测量功能。

同类型国外产品的测量方式及使用效果非常的好，也能够满足三维大位移的测量需求。该设备主要以单位长度为测量单元，以柔性关节相连每个测量单元，从而实现大位移测量。该设备的另一个特点就是能够实现仪器设备的重复使用。该设备的具体使用方法为：根据现场滑坡监测打钻的详勘情况，定制相应钻孔深度的监测设备，在实际安装时首先沉放PVC辅助管材，再将整体的测量装置沉放于PVC管材内部，在测量装置与PVC管材之间填放流沙充满整个PVC管材间隙，再在PVC管材与整个钻孔间隙处回填水泥砂浆，以使整个测量设备达到固定的状态。然而，该国外监测设备每米的价格接近万元，一个钻孔的监测价值要在几十万元，对于我国这样一个特殊的人文地理环境，该种贵族式的监测方式不能进行大面积推广使用；虽然该监测装置能够实现重复使用，但是滑坡灾害的演化是一个漫长的过程，对于滑坡灾害的预警及研究不是一个短期的过程，该设备的重复使用功能因此会被弱化。再者，该设备现场安装工艺复杂且安装人员要求也相对较高，不适合我国这样的国情。

综上所述，研发一种物美价廉且能够实时捕捉监测滑坡体内部的不同深度岩土体的当前状态、破坏形态、预测滑坡体未来发展趋势的设备是适应我国地质灾害发展趋势的必然。该设备不仅需要能够满足测量精度、测量原理的需求，也能够在恶劣的工程条件下准确把握滑坡灾害前期及后期变形规律，对于我国这样一个人文地理特殊的地质灾害大国有着特殊的意义，而这样的监测设备也必将是深部位移监测设备研发的发展趋势。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够克服上述缺陷的基于MEMS阵列的组装式深部位移检测设备及系统。具体地说，主要是提供一种针对现有的深部变形监测手段(如滑动式测斜仪、拉线式深部位移测量仪等)的技术革新或技术取代。