[发明专利]一种基于北斗定位的多矢量边坡监测锚杆及监测方法

说明书

一种北斗定位的多矢量边坡监测锚杆及监测方法。该边坡监测锚杆由4个部件构成：端部信号接收输出器、多节传感器内芯、液压三尖锚固头、外套护筒。端部信号接收输出器主要接收北斗卫星定位信号。多节传感器内芯是核心部件，它如锚杆一样打设到边坡内部，并通过锚固圈与周围土体或岩体多点锚固，内置轴向应力传感器、扭矩传感器和轴向应变传感器，通过线缆汇集到端部信号接收输出器中。液压三尖锚固头在多节传感器内芯内部将锚固圈顶出膨胀，与周围土体或围岩锚固起来。外套护筒是成孔后打设多节传感器内芯时作为保护之用。本发明采用北斗定位导航初步监测滑坡发生的趋势，再通过精细传感器确定滑坡危险位置，为滑坡预警和工程抗滑处置提供必要的数据支撑。

技术领域

本发明涉及一种基于北斗定位的多矢量边坡监测锚杆及监测方法。在需要进行监测的边坡坡面或坡肩设置监测锚杆，当边坡有滑动趋势或者产生裂缝变形时，可以通过端部信号接收输出器接收北斗卫星定位信号，确定整个坡面的大致变形方向，然后根据多节传感器内芯的传感器数据，获得滑动变形或裂缝产生的具体部位和深度，为边坡加固和滑坡预警提供决策数据。本发明采用无人值守的工作形式，所有数据均通过无线传输，在室内定期接收相关数据即可进行分析，减少了人员在野外危险区域逗留的时间。本发明采用北斗定位导航初步监测滑坡发生的趋势，再通过精细传感器确定滑坡危险位置和可能滑动面，为滑坡预警和工程抗滑处置提供必要的数据支撑。属于边坡工程、岩土工程等技术领域。

背景技术

边坡稳定问题由于受其复杂的地质条件的影响，一直是岩土工程界关注的焦点问题。随着国民经济的快速发展，人类的工程活动必然越来越频繁，规模也越来越大。同时，由于工程场地的可选余地正在减少，工程设计在一定程度上将面临更加复杂的地质条件。因此，在进行边坡设计时需要更多的考虑边坡的地质条件对其稳定性的影响及其变化趋势。长期以来，工程地质界、岩土力学界对边坡稳定性进行了大量的研究工作，但至今仍难以找到准确评价的理论和方法。比较有效地处理这类问题的方法，就是理论分析、专家群体经验知识和监测控制系统相结合的综合集成的理论和方法。可见边坡监测与反馈分析是边坡工程中的一个重要环节。然而，当边坡接近破坏时，现有锚杆监测边坡变形方法存在锚杆与边坡相对滑动，监测点变形为锚杆变形，不能完全体现土体变形的问题。同时，为了使监测与反馈符合岩土工程动态优化设计和信息化施工的要求，需要建立监测信息快速反馈分析技术。因此本发明针对边坡监测信息快速获取与传递分析，提出了北斗卫星定位外加应力、扭矩、应变等多矢量传感器监测仪器及监测方法，能够实现边坡与锚杆锚固连接，并快速获取边坡的变形信息与稳定情况，为快速预警与反馈分析提供了及时的数据支撑。

发明内容

本发明提出一种基于北斗定位的多矢量边坡监测锚杆及监测方法。该边坡监测锚杆由4个部件构成：端部信号接收输出器、多节传感器内芯、液压三尖锚固头、外套护筒。端部信号接收输出器主要接收北斗卫星定位信号，同时将多节传感器采集到的数据无线传输到处理站。多节传感器内芯是核心部件，它如锚杆一样打设到边坡内部，并通过锚固圈与周围土体或岩体多点锚固，内置轴向应力传感器、扭矩传感器和轴向应变传感器，通过线缆汇集到端部信号接收输出器中。液压三尖锚固头在多节传感器内芯内部将锚固圈顶出膨胀，与周围土体或围岩锚固起来。外套护筒是成孔后打设多节传感器内芯时作为保护之用。当边坡有滑动趋势或者产生裂缝变形时，可以通过端部信号接收输出器接收北斗卫星定位信号，确定整个坡面的大致变形方向，然后根据多节传感器内芯的传感器数据，获得滑动变形或裂缝产生的具体部位和深度，为边坡加固和滑坡预警提供决策数据。

本发明的解决方案

本发明提出一种基于北斗定位的多矢量边坡监测锚杆，其整体结构包含4个部分：1)端部信号接收输出器、2)多节传感器内芯、3)液压三尖锚固头、4)外套护筒。

其中1)端部信号接收输出器由北斗卫星定位接收器、无线数据发射传输单元组成，通过北斗卫星定位接收器接收北斗卫星的信号，实时确定位置信息，并通过无线数据发射传输单元发送到远端数据采集点，端部信号接收输出器与多节传感器内芯末端相连，所有传感器的信号电缆汇总连接到端部信号接收输出器；