一种用于岩质边坡滑坡预警的气象监测系统及监测方法

1.一种用于岩质边坡滑坡预警的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、通过对滑坡体进行地质勘查确定其滑面和后缘拉裂缝的位置，建立滑坡的典型地质剖面，通过对现场滑坡体和滑面的地质条件调查和物理力学性能测试，获取滑坡体的自重G，滑面倾角α，滑面长度L，滑面黏聚力c，滑面摩擦角 滑面厚度n，滑面给水度μ，水的重度γw，滑面渗透系数k，坡面径流系数ω，坡面汇水面积S，将上述参数作为常量输入运算系统内；
b、将水压力计埋设在滑面剪出口和靠近后缘拉裂缝的滑面处；
c、将水位计安装在后缘拉裂缝的顶部；
d、水压力计、水位计和雨量计通过数据线与无线远程系统连接；
e、无线远程系统通过无线信号将水压力计、水位计和雨量计监测的数据传送至运算系统；
f、运算系统根据水压力监测数据和水位计监测数据计算出滑面静水压力U和后缘拉裂缝静水压力V，滑面静水压力的计算方法为 其中U1和U2分别为水压力
计在滑面剪出口和靠近后缘拉裂缝的滑面处监测到的静水压力，后缘拉裂缝静水压力V的计算方法为 其中hw为水位计监测到的后缘拉裂缝内的水位高度；
g、运算系统通过上述结果算出临界降雨强度：
h、运算系统将雨量计监测到的现场降雨强度与计算出的临界降雨强度进行对比；
i、运算系统通过信号灯进行指示，说明现场降雨强度与临界降雨强度的对比关系。

一种用于岩质边坡滑坡预警的气象监测系统及监测方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种用于岩质边坡滑坡预警的气象监测系统及监测方法，属于环境监测技术领域。\n背景技术\n[0002] 缓倾顺层岩质边坡作为岩质边坡的一种类型，在自然界中的分布非常广泛。在自重应力条件下，此种边坡由于岩层倾角小于层面内摩擦角，通常能保持稳定状态，即使坡脚被开挖也不会引起明显的滑移破坏。但在降雨条件下，由于滑面上和滑面后缘拉裂缝内的静水压力快速升高，往往容易导致滑坡的发生，因此这类滑坡受水力作用影响显著，且具有突发性和隐蔽性，常常因没引起人们的注意而造成大规模的地质灾害。\n[0003] 目前常用的滑坡监测系统主要是通过安装钻孔测斜仪、应力传感器，从位移、应力等方面来判断是否即将发生滑坡，但钻孔测斜仪、应力传感器的应用成本较高，且用位移、应力来作为预警参数时其预警值很难确定，往往存在着很大的盲目性，降低了预警结果的可靠性。\n发明内容\n[0004] 为解决上述问题，本发明提供一种结构简单，使用方便，监测精确的用于岩质边坡滑坡预警的气象监测系统及监测方法。\n[0005] 本发明为解决其问题所采用的技术方案是：\n[0006] 一种用于岩质边坡滑坡预警的气象监测系统，包括埋设在滑面处的水压力计，以及安装在后缘拉裂缝的顶部的水位计；还包括通过数据线与所述水压力计及水位计连接的无线远程系统，以及接收来自无线远程系统的水压力监测数据和水位监测数据的运算系统，还包括雨量计，所述雨量计通过数据线与无线远程系统连接。\n[0007] 优选的是，所述水压力计有多个，分别安装在滑面的剪出口和靠近后缘拉裂缝的滑面处。\n[0008] 一种用于岩质边坡滑坡预警的监测方法，包括以下步骤：\n[0009] a、通过对滑坡进行地质勘查确定其滑面和后缘拉裂缝的位置；\n[0010] b、将水压力计埋设在滑面剪出口和靠近后缘拉裂缝的滑面处；\n[0011] c、将水位计安装在后缘拉裂缝的顶部；\n[0012] d、水压力计、水位计和雨量计通过数据线与无线远程系统连接；\n[0013] e、无线远程系统通过无线信号将水压力计、水位计和雨量计监测的数据传送至运算系统；\n[0014] f、运算系统根据水压力监测数据和水位计监测数据计算出滑面静水压力和后缘拉裂缝静水压力；\n[0015] g、运算系统通过上述结果算出临界降雨高度；\n[0016] h、运算系统将雨量计监测到的现场降雨强度与计算出的临界降雨强度进行对比；\n[0017] i、运算系统通过信号灯进行指示，说明现场降雨强度与临界降雨强度的对比关系。\n[0018] 本发明的有益效果是：现场监测数据通过无线信号传输到的运算系统上，通过运算系统内的监测软件可以同时给出预警值和现场值，避免了人为设定预警值的主观性，并可实现远程自动监控和滑坡预测预警。本发明监测系统以监测水位为主，无需安装钻孔测斜仪、应力传感器，降低了施工难度和监测成本。\n附图说明\n[0019] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：\n[0020] 图1为本发明的结构示意图。\n[0021] 图中：1、滑坡体；2、滑面；3、后缘拉裂缝；4、钻孔；5、水压力计；6、水位计；7、坡面；\n8、无线远程系统；9、系统数据线；10、运算系统；11、绿色信号灯；12、红色信号灯；13、警报；\n14、雨量计。\n具体实施方式\n[0022] 以边坡水力学为理论基础，建立缓倾顺层岩质边坡条件下的以降雨强度为预警参数的边坡失稳判断依据，即临界降雨强度表达式，在边坡失稳判断依据的基础上编写系统软件，将其安装在运算系统10内。临界降雨强度表达式具体如下：\n[0023]\n[0024] 式中：qcr为临界降雨强度；G为滑坡体1自重；U为滑面2静水压力；V为后缘拉裂缝3静水压力；α为滑面2倾角；L为滑面2长度；c为滑面2黏聚力； 为滑面2摩擦角；n为滑面2厚度；μ为滑面2给水度；γw为水的重度；k为滑面2渗透系数；ω为坡面7径流系数；S为坡面7汇水面积。\n[0025] 通过对滑坡体1进行地质勘察确定滑面2和后缘拉裂缝3的所在位置，建立滑坡的典型地质剖面。通过对现场滑坡体1和滑面2的地质条件调查和物理力学性能测试，获取临界降雨强度表达式中除滑面2静水压力和后缘拉裂缝3静水压力之外的其他所有参数，并将其作为常量输入系统软件内。\n[0026] 如附图1所示，根据地质剖面图所示的滑面2和后缘拉裂缝3位置，在滑面2剪出口处打钻孔4，钻孔4需穿过滑面2，在钻孔4底部安装水压力计5，在靠近后缘拉裂缝3的坡面7处打钻孔4，钻孔4需穿过滑面2，在钻孔4底部安装水压力计5，在后缘拉裂缝3顶部安装水位计6，在坡面7安装雨量计14，水压力计5的产品数据线、水压力计5的产品数据线、水位计6的产品数据线和雨量计14的产品数据线均与安装在坡面7的无线远程系统8的系统数据线9相连。水压力计5所监测到的滑面2静水压力U1，水压力计5所监测到的滑面2静水压力U2，水位计6所监测到的后缘拉裂缝3内的水位高度hw，雨量计14所监测到的坡面7现场降雨强度q，通过各自的产品数据线和系统数据线9传输到无线远程系统8内并加以保存。\n[0027] 无线远程系统8将保存的滑面2静水压力U1、滑面2静水压力U2、后缘拉裂缝3内的水位高度hw和坡面7现场降雨强度q，通过无线信号传输到运算系统10的系统软件内。系统软件首先根据滑面2静水压力U1、滑面2静水压力U2和后缘拉裂缝3内的水位高度hw，以及滑面2和后缘拉裂缝3内静水压力的分布规律，计算出滑面2静水压力U和后缘拉裂缝3静水压力V，具体计算公式如下：\n[0028]\n[0029]\n[0030] 系统软件将计算出的滑面2静水压力U和后缘拉裂缝3静水压力V输入临界降雨强度表达式，计算出临界降雨强度qcr，并将临界降雨强度qcr与坡面7现场降雨强度q进行比较，当临界降雨强度qcr大于坡面7现场降雨强度q时，则系统软件指示绿色信号灯11发光，表明边坡尚处于稳定状态，当临界降雨强度qcr小于坡面7现场降雨强度q时，则系统软件指示红色信号灯12发光，并拉响警报13，表明边坡有发生滑坡的危险。\n[0031] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。