[发明专利]危岩滑坡体应力采集传感器及其安设方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种地质安全监测技术，尤其涉及一种危岩滑坡体应力采集传感器及其安设方法。

背景技术

我国国土面积的2/3以上为山地丘陵，随着高等级公路的快速修建和山区城镇建设的高速发展，公路沿线存在高切坡地形的区域日益增多，这些区域存在严重的地质灾害隐患，山体崩塌、危岩崩落和岩质滑坡等地质灾害频发，严重危害人民的生命财产安全。鉴于此，有必要开发相应的仪器设备来实时监测敏感区域的应力变化，为地质灾害预警提供重要的基础信息。

迄今，国内外在钻孔应力监测技术方面取得了显著进展，这些方法一般通过量测钻孔壁的变形来换算成应力，一个钻孔只能得到一个量测数据，获取的数据属于平均应力或平均应变，难以全面反应监测区域的所有应力情况，容易遗漏或掩盖掉对地质灾害起直接作用的致灾应力；如第200910103038.0号中国专利，该专利方案只能量测垂直于传感器法线方向的应力，不能量测沿传感器轴线方向的剪应力，导致测量结果中的剪应力信息缺失，难以全面反应监测区域的实际情况。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种危岩滑坡体应力采集传感器，其创新之处在于：所述应力采集传感器由金属筒、处理芯片和多个应变片式压力传感器组成；所述金属筒由金属片材卷裹而成，金属筒表面设置有多个渗浆孔和多个凸台，应变片式压力传感器粘贴在凸台上；应变片式压力传感器通过导线与处理芯片相连，处理芯片设置于金属筒上。

前述方案的原理是：分布在金属筒表面的多个应变片式压力传感器，可对不同深度位置处的山体内部应力进行全面监测，尤其是滑裂面附近的区域，从而解决现有技术的单点监测存在监测盲点、容易遗漏致灾应力的问题，能够使技术人员全面获悉监测区域的应力情况，为地质灾害预警提供准确的依据。

在前述方案的基础上，本发明还作了如下改进：所述多个应变片式压力传感器中的一部分用于测量金属筒受到的剪切应力，另一部分用于测量金属筒受到的法向应力。该改进方案，可以保证获取到的数据的多样化，使监测区域的内部应力得到更加全面的体现，从而保证监测数据的准确性。

前述改进方案可通过如下的优选方式来实施：用于测量剪切应力的那部分应变片式压力传感器形成剪切应力传感器，剪切应力传感器粘贴于凸台的侧面，剪切应力传感器的极化方向与金属筒的径向方向平行；用于测量法向应力的那部分应变片式压力传感器形成法向应力传感器，法向应力传感器粘贴于凸台的顶面，法向应力传感器的极化方向与金属筒的轴向方向平行。

前述方案中，还可通过如下手段来提高监测的均匀性：所述多个凸台在金属片材表面按矩阵形式分布。

为了进一步提高应力传递的准确性，本发明还作了如下改进：所述多个渗浆孔在金属片材表面按矩阵形式分布。

为了对处理芯片起到较好的保护效果，本发明还对处理芯片的设置位置提出了如下的优选方案：所述处理芯片设置于金属筒的内孔中。

为了既兼顾监测的全面性又降低结构的复杂度，还可采用如下优选方案：多个凸台所覆盖的区域范围大于金属筒的轴向长度的2/3，且危岩滑坡体的滑裂面延伸方向与多个凸台所覆盖的区域范围相交叠。前述方案中，可将金属筒上凸台所覆盖的区域范围定义为监测段，未被凸台覆盖的区域范围定义为锚固段，实际工程中，技术人员可通过技术手段或经验估计出滑裂面的大体位置，然后根据滑裂面的位置，对锚固段和监测段的范围进行合理设计，以避免盲目地在金属筒上全长设置凸台。

针对前述的危岩滑坡体应力采集传感器，本发明还提出了如下的优选安设方法，具体方案为：按如下步骤安设危岩滑坡体应力采集传感器：

1）在危岩滑坡体下部的山体上钻取安装孔，安装孔深度深入滑裂面内侧的山体中；

2）将危岩滑坡体应力采集传感器设置于安装孔内；

3）在金属筒内灌注砂浆，直至砂浆从渗浆孔渗出并将金属筒和安装孔之间的间隙填充；待砂浆凝固后，危岩滑坡体应力采集传感器即投入运行。

    本发明的有益技术效果是：可对存在隐患的区域进行全面监测，从而为地质灾害预警提供准确的信息。

附图说明

图1、危岩滑坡体应力采集传感器结构示意图一；

图2、应变片式压力传感器粘贴位置示意图；

图3、将金属筒展平后的结构示意图（由于应变片式压力传感器和处理芯片分别位于金属筒的内外两侧，故本发明还设置了图中标记A所示的缺口结构，以供导线通过）；