一种滑坡体深部蠕变监测装置及其测量方法与流程

本发明涉及一种可对滑坡体深部小变形位移进行测量的仪器，属于岩土、勘基领域，具体地说是一种滑坡体深部蠕变监测装置及其测量方法。

背景技术：

我国是滑坡灾害多发的国家。滑坡灾害常常造成人员伤亡、道路掩埋、房屋损毁等破坏性灾难，严重威胁着国家和人民的生命财产安全。因此，准确的对滑坡灾害进行预报，是解决问题的关键。滑坡的发生、发展、演化过程，伴随着大量宏观可测物理信息的改变，如地表位移、深部位移、地表倾角、岩土体压力、声发射等，而深部位移由于更能够直观的反应滑坡体的演变情况，因此对深部位移进行监测可大大提高滑坡预测的准确性。现阶段对深部位移进行监测的方法包括埋入式仪器及非埋入式仪器，但这两种仪器的基本原理类似，即；均是在滑坡体上预先钻孔，随后埋入一定刚性的管，当滑坡体推动管发生变形时，通过仪器测量管的变形便可测量滑坡体位移。但当滑坡体位移较小时，即深部蠕变，由于滑坡体对管的推力较小，不足以使得管发生变形，因此此时通过常规仪器则无法测量到变形数据，但微弱变形信号对于滑坡预测、演化及反演等均至关重要。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述不足，本发明提供了一种可将位移计(测量位移专用的传感器)从测量装置上伸出到岩土体内部，直接测量岩土体变形的滑坡体深部蠕变监测装置，该装置可对滑坡体深部的小位移进行最直接及最可靠的测量。

同时，本发明还提供了一种滑坡体深部蠕变测量方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种滑坡体深部蠕变监测装置，包括密封盖、橡胶塞、O型圈、电路舱、外壳、电机座、步进电机、位移计、限位盘、底座、扶正盘、下接头、锁紧螺母、转盘、传感器座、螺钉、长脚螺栓、固定螺栓、电路座、上接头和电缆；

所述上接头上端设有上凹槽结构，上凹槽内设有内螺纹的锥形孔，所述橡胶塞放入上接头的上凹槽内，所述电缆穿过上接头、橡胶塞和密封盖的中心孔，所述密封盖通过螺纹配合旋合在上接头的锥形孔内，密封盖压紧橡胶塞，所述橡胶塞压紧电缆；所述上接头的下端设有外螺纹，所述外壳通过内螺纹旋套在上接头的下端上，所述O型圈设置在外壳与上接头的下端之间；

所述上接头的下端设有下凹槽结构，下凹槽内设有内螺纹，电路舱的上端通过外螺纹与上接头下端的下凹槽的内螺纹相连接；

所述电路舱的下端设有内螺纹，电机座通过其上端的外螺纹与电路舱下端的内螺纹相连接；

所述电机座为一阶梯轴结构，中心设有通孔，上、下端均设有连接用的螺纹孔；所述电路座为一上端为长方体，下端为圆盘的结构，电路座放置于电机座上方，并通过固定螺栓与电机座相连接；

所述步进电机通过长脚螺栓固定于电机座的下端；步进电机下端的转动轴依次穿过限位盘和转盘的中心孔，锁紧螺母旋紧在步进电机的转动轴上；

所述转盘和传感器座上设有盘状螺纹，且传感器座通过盘状螺纹与转盘相连接；

所述限位盘为一盘状结构，盘装结构上设有条状通孔作为导轨，所述传感器座卡在导轨内，导轨及传感器座的数目均为四个，四个导轨沿圆周方向均匀分布；

每个传感器座上均安装有一个位移计，所述位移计通过螺钉安装于传感器座上；

所述底座的上端设有外螺纹，底座通过其上端的外螺纹与限位盘下端的内螺纹相连接；

所述扶正盘为一上端设有外螺纹的盘状零件，扶正盘上端通过外螺纹与底座下端相连接；扶正盘的下端嵌入到下接头的凹槽内；所述下接头通过外螺纹与外壳相连接；

所述上接头设有锥形外螺纹，所述下接头设有锥形内螺纹。

一种滑坡体深部蠕变测量方法，在该方法中采用了上述的滑坡体深部蠕变监测装置，该方法的步骤如下：

(1)钻机先在可能有滑坡灾害发生的岩土体上钻孔，钻机钻孔完成后，将钻杆提起，将监测装置与钻杆相连接，通过控制钻杆根数可控制监测装置安装位置；通过在不同的位置安装多个监测装置可分别采集不同深度处的位移；

(2)随后启动钻机并保证监测装置不转动，将多个监测装置下放到不同的指定深度；

(3)安装完毕后通过电缆线给监测装置供电，通过电缆线控制监测装置电机转动，将位移计的监测探头伸出并深入岩土内部，随后关闭电源，使得监测探头保持为深入岩土内部状态；

(4)通过电缆线开启监测装置内部的数据采集系统，依次采集该装置上四个位移传感器的数据，采集到的数据经电缆线实时传输到地表并进行存储；

(5)通过每个监测装置上的四个位移计的数据可得到每个方向的位移数据，将四个位移计得到的位移矢量数据相加，便可得到最终位移及其方向。

与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

(1)可对滑坡体深部的微小位移进行实时测量，同时根据测量结果可得到该滑坡体的主滑坡方向及大小。

(2)可对滑坡体不同地层处的主滑坡方向及大小进行实时测量。

附图说明

图1为一种滑坡体深部蠕变监测装置的主视图；

图2为一种滑坡体深部蠕变监测装置的俯视图；

图3为图1中沿A-A方向的剖视图。

附图中：1—密封盖；2—橡胶塞；3—O型圈；4—电路舱；5—外壳；6—电机座；7—步进电机；8—位移计；9—限位盘；10—底座；11—扶正盘；12—下接头；13—锁紧螺母；14—转盘；15—传感器座；16—螺钉；17—长脚螺栓；18—固定螺栓；19—电路座；20—上接头；21—电缆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

如图1、2、3所示，一种滑坡体深部蠕变监测装置，包括密封盖1、橡胶塞2、O型圈3、电路舱4、外壳5、电机座6、步进电机7、位移计8、限位盘9、底座10、扶正盘11、下接头12、锁紧螺母13、转盘14、传感器座15、螺钉16、长脚螺栓17、固定螺栓18、电路座19、上接头20和电缆21。

上接头20上端设有上凹槽结构，上凹槽内设有内螺纹的锥形孔，橡胶塞2为锥形，橡胶塞2放入上接头20的上凹槽内。电缆21穿过上接头20、橡胶塞2和密封盖1的中心孔，密封盖1通过螺纹配合旋合在上接头20的锥形孔内，密封盖1压紧橡胶塞2，橡胶塞2压紧电缆21，在本实施例中，密封盖1通过外螺纹与上接头20凹槽锥形孔内的内螺纹相连接，当密封盖1拧紧的同时挤压锥形的橡胶塞2，橡胶塞2受挤压力产生径向变形后将电缆21压紧进行密封。上接头20的下端设有外螺纹，外壳5通过内螺纹旋套在上接头20的下端上，O型圈3设置在外壳5与上接头20的下端之间，在本实施例中，O型圈3放置到上接头20外螺纹的根部，外壳5通过内螺纹与上接头20的外螺纹相连接的同时将O型圈3挤压，由此进行密封。

上接头20的下端设有下凹槽结构，下凹槽内设有内螺纹，电路舱4的上端通过外螺纹与上接头20下端的下凹槽的内螺纹相连接。

电路舱4的下端设有内螺纹，电机座6通过其上端的外螺纹与电路舱4下端的内螺纹相连接。

电机座6为一阶梯轴结构，中心设有通孔，上、下端均设有连接用的螺纹孔；电路座19为一上端为长方体，下端为圆盘的结构，数据处理电路可通过螺钉固定于该结构上。电路座19放置于电机座6上方，并通过固定螺栓18与电机座6相连接。

步进电机7通过长脚螺栓17固定于电机座6的下端；步进电机7下端的转动轴依次穿过限位盘9和转盘14的中心孔，锁紧螺母13旋紧在步进电机7的转动轴上并进行锁紧。

转盘14和传感器座15上设有盘状螺纹，且传感器座15通过盘状螺纹与转盘14相连接。

限位盘9为一盘状结构，盘装结构上设有条状通孔作为导轨，传感器座15卡在导轨内，导轨及传感器座15的数目均为四个，四个导轨沿圆周方向均匀分布，即相邻的两个导轨成90度分布。

每个传感器座15上均安装有一个位移计8，位移计8通过螺钉16安装于传感器座15上。

底座10的上端设有外螺纹，底座10通过其上端的外螺纹与限位盘9下端的内螺纹相连接。

扶正盘11为一上端设有外螺纹的盘状零件，扶正盘11上端通过外螺纹与底座10下端相连接；扶正盘11的下端嵌入到下接头12的凹槽内；下接头12通过外螺纹与外壳5相连接。

上接头20设有锥形外螺纹，下接头12设有锥形内螺纹。监测装置通过上接头20和下接头12的锥形螺纹与钻杆相连接。

将四个位移计8安装在监测装置上，四个位移计8均匀分布在圆周的四个方向，正常情况下四个位移计8均隐藏在监测装置内部。当需要利用该装置测量深部小变形位移时，通过控制装置上的步进电机7正转，步进电机7带动转盘14转动，转盘14通过盘状螺纹带动传感器座15发生运动，传感器座15由于受到限位盘9上的导轨的引导作用，最终导致传感器座15沿导轨方向由转盘14的圆点方向往径向移动，便可将四个位移计8推出，使得四个位移计8插入到岩土体内部。当岩土体有微弱位移时，虽然该变形力不足以推动钻杆使得钻杆发生位移，但由于位移计8插入岩土体内部，直接测量的为岩土体的变形，因此可将该微小变形测量到。但当滑坡体变形较大时，钻杆发生移动，由于位移计8安装在钻杆上随钻杆一同运动，因此位移计8无法测量钻杆的运动位移。因此，该装置只用于测量滑坡体的微小位移。当步进电机7反转时，传感器座15运动方向相反。即，当步进电机7正转时，位移计8将沿径向方向向外伸出。外壳5上正对位移计8的探头的部位加工有通孔，用于保证位移计8的探头伸出。该装置利用步进电机7转动将位移计8伸出直至岩土体，因此可对岩土体的微小位移进行检测。该监测装置沿圆周方向安装有四个位移计8，实际使用时四个位移计8均可测量到位移数据，将四个位移计8得到的位移矢量数据相加，便可得到最终位移及其方向，即可得到滑坡体的主滑坡方向及位移。当在滑坡体不同深度安装多个该测量装置时，可对不同深度的位移大小及方位做出测量，即可得到不同地层的滑坡运动情况。该监测装置可将位移计8(测量位移专用的传感器)从测量装置上伸出到岩土体内部，直接测量岩土体的变形，因此可对滑坡体深部的小位移进行最直接及最可靠的测量。

一种滑坡体深部蠕变测量方法，在该方法中采用了上述的滑坡体深部蠕变监测装置，该方法的步骤如下：

(1)钻机先在可能有滑坡灾害发生的岩土体上钻孔，钻机钻孔完成后，将钻杆提起，将监测装置与钻杆相连接，通过控制钻杆根数可控制监测装置安装位置；通过在不同的位置安装多个监测装置可分别采集不同深度处的位移。

(2)随后启动钻机并保证监测装置不转动，将多个监测装置下放到不同的指定深度。

(3)安装完毕后通过电缆线给监测装置供电，通过电缆线控制监测装置电机转动，将位移计8的监测探头伸出并深入岩土内部，随后关闭电源，使得监测探头保持为深入岩土内部状态。

(4)通过电缆线开启监测装置内部的数据采集系统，依次采集该装置上四个位移传感器的数据，采集到的数据经电缆线实时传输到地表并进行存储。

(5)通过每个监测装置上的四个位移计的数据可得到每个方向的位移数据，将四个位移计得到的位移矢量数据相加，便可得到最终位移及其方向，即可得到滑坡体的主滑坡方向及位移。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。