[发明专利]一种边坡土体三维变形监测装置及平面倾角变化识别方法

说明书

本发明提供一种边坡土体三维变形监测装置及平面倾角变化识别方法，其中，边坡土体三维变形监测装置包括第一整体位移监测杆、第二整体位移监测杆、两端分别与第一整体位移监测杆和第二整体位移监测杆连接的第一光纤光栅裂缝计、分层位移监测机构、土体含水率监测机构和雨量监测机构；其中，第一整体位移监测杆、第二整体位移监测杆、第一光纤光栅裂缝计、分层位移监测机构、雨量监测机构和土体含水率监测机构均包括适于串联的光纤光栅传感器。本发明实现了待监测区域的土体倾角变化、土层位移变形和土体含水率以及待监测区域范围内的雨量等监测指标的实时在线监测及土体分层同步监测；且通过采用光纤光栅传感器，降低了监测数据的处理难度与成本。

技术领域

本发明涉及滑坡灾害监测技术领域，具体而言，涉及一种边坡土体三维变形监测装置及平面倾角变化识别方法。

背景技术

边坡变形造成的失稳滑塌已成为山区公路交通的一大安全隐患，而通过对各类边坡变形监测指标进行长期综合分析和处理，能够得出该坡面的边坡变形量、变形速率以及变形发展趋势，实现边坡安全的实时预警，进而避免发生重大的人员伤亡和财产损失。

但目前的用于监测各类指标的边坡变形监测装置存在以下问题：无法针对不同土层进行同时监测；无法监测边坡土体的倾角变化；不同监测指标采用的传感器监测原理不同，在传感器数量较多的情况下，后期系统集成及数据处理较为复杂。

发明内容

本发明解决的问题是：如何对不同土层进行同时监测，以及降低监测装置集成及数据处理难度。

为解决上述问题，本发明提供一种边坡土体三维变形监测装置，包括：

第一整体位移监测杆和第二整体位移监测杆，所述第一整体位移监测杆和所述第二整体位移监测杆适于间隔插设在待监测区域的土体中；

第一光纤光栅裂缝计，其两端分别与所述第一整体位移监测杆和所述第二整体位移监测杆连接；

分层位移监测机构和土体含水率监测机构，所述分层位移监测机构与所述第一整体位移监测杆和所述第二整体位移监测杆中的至少一个可拆卸连接，所述土体含水率监测机构与所述第一整体位移监测杆和所述第二整体位移监测杆中的至少一个可拆卸连接，且所述分层位移监测机构和所述土体含水率监测机构均适于埋设在所述土体中；

雨量监测机构，其与所述第一整体位移监测杆和所述第二整体位移监测杆中的至少一个可拆卸连接，并适于暴露在空气中；

其中，所述第一整体位移监测杆、所述第二整体位移监测杆、所述第一光纤光栅裂缝计、所述分层位移监测机构、所述雨量监测机构和所述土体含水率监测机构均包括适于串联的光纤光栅传感器。

可选地，所述边坡土体三维变形监测装置还包括第三整体位移监测杆和第二光纤光栅裂缝计，所述第三整体位移监测杆适于插设在所述土体中并与所述第一整体位移监测杆和所述第二整体位移监测杆间隔设置，所述第二光纤光栅裂缝计的两端分别与所述第一整体位移监测杆和所述第三整体位移监测杆连接；所述第三整体位移监测杆和所述第二光纤光栅裂缝计均包括所述光纤光栅传感器。

可选地，所述雨量监测机构还包括第一监测桶，所述第一监测桶适于与所述第一整体位移监测杆和所述第二整体位移监测杆中的至少一个可拆卸连接；所述光纤光栅传感器包括适于设置在所述第一监测桶内的第一感应膜片和第一变形监测光纤光栅，所述第一变形监测光纤光栅适于设置在所述第一感应膜片上并监测所述第一感应膜片形变。

可选地，所述第一监测桶内部由所述第一感应膜片分隔为盛水腔和第一密封腔，所述第一变形监测光纤光栅适于设置在所述第一感应膜片朝向所述第一密封腔的一侧；所述雨量监测机构还包括控制阀，所述第一监测桶的侧壁上设有连通所述盛水腔的出水口，所述控制阀适于设置在所述出水口处并控制所述出水口开关。

可选地，所述光纤光栅传感器还包括适于设置在所述第一密封腔内的第一温度补偿光纤光栅，且所述第一温度补偿光纤光栅适于与所述第一变形监测光纤光栅串联。