[发明专利]一种基于电阻法的边坡失稳预警的方法和装置

权利要求书

1.一种基于电阻法的边坡失稳预警的方法，其特征在于，其包括如下步骤：

S1、分析边坡的稳定性，获得边坡土样的边坡稳定性系数K的函数(1)，

S2、对边坡土体进行取样，根据三轴压缩试验方法推导出土体粘聚力c、土体内摩擦角与含水率ω的抽象函数为：c＝F₁(ω)，从而获得边坡稳定性系数K与含水率ω之间的函数(2)；进一步求解获得含水率ω；

S3、根据电阻与电阻率的关系，推导获得出边坡电阻率ρ与含水率ω之间的函数(3)，求解获得电阻率ρ；

S4、步骤S1获得的边坡稳定性系数K大于1.5说明边坡稳定；设定边坡稳定性系数K为1.05～1.15时，为三级边坡工程；K为1.15～1.29时，为二级边坡工程，K为1.30～1.50时，为一级边坡工程；

S5、给边坡稳定性系数K分别赋值1.1，1.2，1.3，根据函数(2)求出界定含水率ω₀₁，ω₀₂，ω₀₃，然后将界定含水率ω₀₁，ω₀₂，ω₀₃带入函数(3)求出界定电阻率ρ₀₁，ρ₀₂，ρ₀₃，最后根据欧姆定律求出界定电流I₀₁，I₀₂，I₀₃，实现通过对监测电流的变化来检测边坡稳定性系数的变化，当电流达到I₀₁时，进行三级预警，当电流达到I₀₂时，进行二级预警，当电流达到I₀₃时，进行一级预警；

在步骤S1中，所述边坡稳定性系数K的函数(1)如下公式所示，

其中，c：表示土体的粘聚力，表示土体的内摩擦角，γ：表示土体的重度，l_i：表示土条i的底面的弧长，h_i：表示土条i的高度，b_i：表示土条i的宽度，θ_i：土条底面中点的法线与竖直线的交角；

在步骤S2中，边坡稳定性系数K与含水率ω之间的函数(2)如下所示，

在步骤S3中，出边坡电阻率ρ与含水率ω之间的函数(3)如下所示，

ρ_s：表示纯土的电阻率，ρ_ω：表示水的电阻率，ρ'_ω：表示水的密度，d_s：表示土体的比重，ω：表示土体的含水率，ρ'：表示土体的密度。

2.一种基于权利要求1所述方法的边坡稳定性预警的装置，其特征在于，其包括电池、阴极电极、阳极电极、电流计和PLC控制器和报警单元，所述阳极电极连接电池的正极，所述阴极电极连接电池的负极，所述阴极电极、阳极电极插入待测边坡的土质中，所述电流计连接在正极或负极，用于测量待测边坡的电阻，所述PLC控制器连接所述电流计，所述PLC控制器连接报警单元，所述PLC控制器获得电流计的电流高于预设值，启动报警单元进行报警，当电流达到I₀₁时，进行三级预警，当电流达到I₀₂时，进行二级预警，当电流达到I₀₃时，进行一级预警；

所述阳极电极为铜电极，所述阴极电极为铜电极，所述阳极电极设为多个，所述阳极电极围绕阴极电极形成圆环形，所述阳极电极与阴极电极的距离为8米；

所述装置还包括变压器，变压器与电源连接，控制电压，在预警阶段电压为30V，当要对边坡土体进行加固时，可通过变压器将电压调节到100V，进行排水，加固。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括温度传感器，所述温度传感器连接在电池的正极，所述温度传感器测定的温度高于设定值时，温度控制器控制自动切断电源开关。