[发明专利]记录灾害发生时孔隙水压力突变过程的方法及其监测装置

说明书

技术领域

    本发明属于岩土工程安全监测技术领域；具体涉及一种记录灾害发生时孔隙水压力突变的方法以及基于这种方法的监测装置：孔隙水压力突变监测记录仪。

背景技术

孔隙水压力是指地下岩土层内微粒或孔隙之间水的压力，这种压力变化超过正常范围时，直接影响地下岩土层稳定，造成地质灾害。一般孔隙水压力的测量方法是将“孔隙水压力计”（传感器）埋在地下被测点位置，通过长距离电缆线将传感器信号传送到地面上的“读数仪”或“数据采集仪”进行人工测量或自动化测量，采集的数据最终传输到中心控制室上位机（计算机）进行分析处理。

工程安全监测规范要求在施工期或运行期，对孔隙水压力进行定期监测、分析判断，并采取应对措施。通常孔隙水压力变化很缓慢，人工测量时，每周测量1~2次，若自动化测量，可以设置“数据采集仪”每天自动测量1次，或根据需要进行随机测量。有时一天之内孔隙水压力几乎都没有变化，若测量过于频繁，测值相同，又需要占用大量存储空间，是没有必要的。国内外最常用的振弦式或差动电阻式“孔隙水压力计”（传感器），采样一次的时间是3~5秒，属于静态特性传感器，可以满足这种监测要求。

近年来全球各种地质灾害频发，需要对于灾害引起的孔隙水压力“突变”机理进行研究，这要求在灾害发生的短短几分钟到几小时时间内，监测和记录孔隙水压力变化的全过程，按照上述常规监测方法，采用静态特性孔隙水压力传感器无法记录这种随机发生的孔隙水压力突变过程。同时，灾害发生时往往供电、通信系统都会遭到破坏，孔隙水压力传感器使用的长距离电缆更容易遭到雷击引起监测设备损坏。

随着现代传感器技术、电子技术和计算机技术发展，出现多种良好动态特性的孔隙水压力传感器、高性能数据采集和单片微型计算机集成电路。基于这种成熟的硬件条件，本发明提出一种捕捉灾害发生时孔隙水压力突变过程的方法及基于这种方法的监测装置。

本技术主要用于：当山体滑坡、水库溃坝、江河堤岸崩溃、建筑物基础垮塌、地震、海啸等灾害发生时，对突然变化的孔隙水压力自动进行跟踪监测和记录，以及水利工程、岩土工程模型试验，为研究灾害发生的机理提供了一种有效的手段。

发明内容

本发明的目的是提出一种记录灾害发生时孔隙水压力突变过程的方法以及基于这种方法的监测装置：孔隙水压力突变监测记录仪。

这种方法的主要思路是：仪器只在短暂的孔隙水压力发生突变时进行数据采集，而在漫长的等待时间里只对孔隙水压力进行跟踪监测，判断是否发生突变。因此设置“监测模式”和“数据采集模式”两种工作模式，孔隙水压力突变是“触发”进入“数据采集模式”的条件。

完成上述发明任务的方案是，一种记录突发灾害孔隙水压力的方法，其特征在于，步骤如下，

    ⑴. 预先设置孔隙水压力“突变阈值”参数，即单位时间内孔隙水压力变化值，以此判断是否发生“突变”（ 灾害发生）；

⑵. 没有“突变”（ 灾害发生）时仪器工作在“监测模式”：仅对孔隙水压力进行跟踪监测，并不采集和保存数据；

    ⑶. 在“监测模式”一旦检测到孔隙水压力变化超过“突变阈值”（发生突变），“触发”仪器由“监测模式”转换到“数据采集模式”；

⑷. 进入“数据采集模式”：对突然变化的孔隙水压力进行数据采集，采集的大量数据保存在仪器内部存储单元；

⑸. 直至孔隙水压力平稳时停止数据采集，并转换到“监测模式”；

⑹. 重复以上步骤⑴-⑸，如此循环。

以上方法有进一步优化的方案：

该优化方案中，增加有以下步骤中的一个或多个：

⑺. 当整个系统转入“数据采集模式”时，单片微型计算机模块通过控制电路，启动备用电源；

⑻. 整个系统转入“数据采集模式”时，单片微型计算机模块通过控制电路，调整孔隙水压力传感器采集数据的时间间隔，提高孔隙水压力的采样频率；

⑼. 保存测量数据并发送给上位机，向上位机发送孔隙水压力“突变”报警信息；

⑽. 单片微型计算机模块根据不断收到的数据以及步骤⑴所确定的数值标准，判断孔隙水压力的突变现象是否已经结束，如果为“是”，则整个系统转回“监测模式”；如果是“否”，则继续工作在“数据采集模式”。

完成本申请第2个发明任务的技术方案是，上述记录突发灾害孔隙水压力的方法所使用的监测装置：孔隙水压力突变监测记录仪，其特征在于，

该孔隙水压力突变监测记录仪将孔隙水压力传感器与数据采集仪合为一体，组成一体化的监测记录仪；