[发明专利]一种寒区边坡场地测斜监测系统

说明书

本发明公开了一种寒区边坡场地测斜监测系统，所述测斜监测系统包括自动控制测斜机头、机头控制保护装置、风光互补供能装置三部分，其中：所述自动控制测斜机头包括机头A、可伸缩式测斜步长自动控制器、机头B三部分；所述机头控制保护装置包括测斜系统保护外壳以及位于测斜系统保护外壳内的测斜机头旋转装置、测斜控制模块、储能装置和数据传输模块；所述风光互补供能装置包括发电风机、太阳能电池板、供电控制装置和传输线缆。本发明的测斜监测系统适应低温、恶劣环境，便于安装，可选择固定模式与手持便携模式进行使用，集成化高，安装方便，适合于寒区土工建(构)筑物边坡进行有效可靠精准的长期土体内部位移监测。

技术领域

本发明属于岩土工程监测领域，涉及一种针对寒区的边坡场地测斜监测系统。

背景技术

我国冻土区域分布广泛，于多年冻土或季节冻土区修建土木工程在施工期及运行期时有发生冻害现象，时有寒区天然或人工边坡因冻融循环失稳破坏案例发生。故对寒区土工建(构)筑物边坡的现场监测是保证寒区既有工程及未完成人工边坡安全施工使用及灾害预警的重要手段。而相比各种监测手段与监测内容中，钻孔土体内部位移监测是一种非常重要且有效的监测方法，此方法相比其他地表位移监测手段可以监测土体内部的长期变形并掌握滑移面位置，掌握土工建(构)筑物边坡的变形形态及工作状态。目前土体内部位移监测所需的设备主要为钻孔测斜仪。目前常规测斜仪大致是由数据采集设备、连接线缆、侧斜探头、测斜导轮及测斜管组成，常规测斜仪的工作原理为测斜探头通过测斜导轮沿测斜导管的凹槽提升或下降，测斜探头内的传感器可以测量每一深度处测斜导管的倾斜角度并输出电压信号，并由数据处理系统将其处理为测斜导管水平位移，从而可逐步测量整根测斜导管的位移变化。

目前在寒区应用的测斜仪在使用方式上分为便携式测斜仪与固定式测斜仪。固定式测斜仪优点是可一次布设长期处于无人状态，可实时收集数据，使用无线手段进行数据收集。固定式测斜仪缺点较明显，主要是：①此类设备造价高昂，不适合于大型工程大面积布设使用；②在恶劣环境(如极端低温)下无法保证仪器正常工作甚至损坏；③测斜步长在仪器选型时就已确定，无法改变。④寒区普遍纬度较高，冬季日照时间较短且日照强度较弱，且降雪天气较多，仅用太阳能电池板供电无法保证系统长期供能需求。实际工程主要使用手持式便携式测斜仪。便携式测斜仪由监测人员携带，在不同工程测点通过测斜管进行监测，便携式测斜仪的优点是价格相对便宜、使用灵活，但其应用于寒区场地的缺点也非常明显，主要有：①便携式测斜仪相对单人携荷能力质量较大，主要为测杆配重与线缆由于功能要求设计过重，寒区冬季在工程测点距离较大的情况下对监测人员造成体力负担。②便携测斜仪不耐低温，在寒区冬季气温极低，在冬季监测常会发生电池损耗过快与数据精度变差等问题。③便携式测斜仪需在现场进行组装，在冬季施工条件下易造成部件损坏或安装困难。④土工建(构)筑物边坡通常处于电力供应缺失的区域，而冬季供电问题更加凸显，但便携式测斜仪完全充电后最长使用时间通常为几十小时，无法满足在寒区无电力供应的情况下连续几日监测。⑤传统便携式测斜仪只能监测土体内部位移，而不能附加其他功能模块，如含水量监测模块，方便其他土体变量监测。

由此可见，现有寒区土体测斜技术有待进一步优化与改进。

发明内容

为了克服上述各类型测斜仪技术不足，本发明提供了一种可靠、便捷、高度集成化的寒区边坡场地测斜监测系统。该测斜监测系统不但可以不分季节长期进行寒区在建或运行期的土工建(构)筑物边坡土体内部位移的自动监测，而且可有效地用于针对寒区冬季恶劣条件下土工建(构)筑物边坡的土体内部位移监测与防灾预警，并可根据使用条件的不同成为可固定测斜或手持测斜的两用测斜监测系统，具有适应低温、安装方便、集成化高、便于回收、能源稳定、数据精确、可挂设其他监测模块的优点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种寒区边坡场地测斜监测系统，包括自动控制测斜机头、机头控制保护装置、风光互补供能装置三部分，其中：

所述自动控制测斜机头包括机头A、可伸缩式测斜步长自动控制器、机头B三部分；