基于高速公路建设的边坡监测加固系统

技术领域

本发明涉及边坡监测加固技术领域，尤其涉及基于高速公路建设的边坡监测加固系统。

背景技术

边坡监测是指为掌握边坡岩石移动状况，发现边坡破坏预兆，对边坡位移的速度、方向等进行的监测，高速公路作为线性构筑物本身所具有的特殊性，在修筑过程中或穿越各种地质体，遇到各种不良地质现象，不可避免地形成各种类型边坡，在高速公路边坡监测加固过程中，经常忽视了雨水长时间渗透而导致的边坡沉降状况，在边坡沉降时边坡容易出现塌方滑坡等灾害发生，为此提出一种基于高速公路建设的边坡监测加固系统。

发明内容

为解决在高速公路边坡监测加固过程中，经常忽视了雨水长时间渗透而导致的边坡沉降状况，在边坡沉降时边坡容易出现塌方滑坡等灾害发生的技术问题，本发明提供基于高速公路建设的边坡监测加固系统。

本发明采用以下技术方案实现：基于高速公路建设的边坡监测加固系统，包括挡土墙，所述挡土墙的一侧开挖有位于边坡上的排水沟、设置在挡土墙另一侧且固定在边坡上的加固组件、沿边坡长度方向依次设置的排水组件、设置在排水组件顶部且沿其长度方向依次分布的引流机构、固接在加固组件上的锚杆和渗透监测组件、固接在挡土墙靠近加固组件的一侧的阻挡层、设置在阻挡层的一侧且与挡土墙固定套接的接水管；

所述渗透监测组件包括与加固组件连接的承载筒，承载筒活动套接有调整杆，调整杆伸入至承载筒的一端外圈滑动套接有沿承载筒长度方向依次设置的托板，且托板与承载筒内侧壁固定套接，托板顶部固接有沿调整杆轴线阵列分布的U型结构的限制板，限制板远离调整杆的一侧开口处滑动连接有抵触板，抵触板靠近调整杆的一端上方固接有沿其长度方向设置的斜齿条，抵触板伸入至限制板一端的一侧的长条形结构的电阻条，电阻条远离调整杆的一端顶部安装有与抵触板固定套接的L型结构的导电条，导电条伸出抵触板的一端安装有与限制板内侧壁固定套接的导电板，导电板远离调整杆的一端连通有与限制板固接的接线柱一，电阻条靠近调整杆一端的一侧安装有与限制板固接的接线柱二，斜齿条顶部安装有与调整杆固定套接的压板，压板底部固接有环形结构的斜齿轮。

通过上述技术方案，在边坡底部位置构筑挡土墙，此后沿边坡长度方向飞开挖沿边坡顶部至边坡底部延伸的铺设沟渠，然后将排水组件预埋在铺设沟渠中并覆土填平，之后将边坡进行整平，并在整平后的边坡上浇筑加固组件，当加固组件完成养护之后，将引流机构沿排水组件长度方向依次插入至边坡中并与加固组件进行固接，然后安装锚杆和渗透监测组件，在加固组件内侧种植用于防止水土流失的绿植，加固完成后在边坡上安装控制箱、雨量计、水位计以及沉降倾角测量仪进行边坡监测。

作为上述方案的进一步改进，所述排水组件包括沿挡土墙长度方向依次分布且沿边坡向上延伸的排水管、沿排水管长度方向依次设置的分离机构，所述分离机构包括开口向上的圆弧形结构的底板、固定套接在底板两端且与排水管固定套接的对接管、固接在底板两侧顶部且与对接管固接的延伸板、固接在两组延伸板相互远离的一端之间的圆弧形结构的透水板、固接在透水板两端且与对接管固接的端部罩壳、两组延伸板之间固接有沿其长度方向依次设置的圆弧形结构的定型板、定型板顶部固接有与透水板底部内凹面固接的支撑板。

作为上述方案的进一步改进，所述透水板贯穿有透水孔，排水管延伸至挡土墙且与挡土墙固定套接。

作为上述方案的进一步改进，所述抵触板伸入至限制板的一端固接有与限制板内侧壁固接的弹簧一，承载筒的底部固接有圆锥形结构的尖端，调整杆底部固接有与尖端顶部连接的弹簧二。

作为上述方案的进一步改进，所述调整杆伸出承载筒顶部外圈滑动套接有与承载筒顶部固接的环形结构的锁紧板，锁紧板螺纹套接有锁紧螺杆，调整杆伸出锁紧板顶部的一端安装有把手，承载筒顶部外圈固定套接有环形结构的安装板。

作为上述方案的进一步改进，所述调整杆的一侧安装有与托板固定套接的引导管，承载筒贯穿有与抵触板滑动套接的伸出孔。

通过上述技术方案，在边坡上钻取用于安装渗透监测组件的放置孔，然后将渗透监测组件插入加固组件上的定型孔中，并使承载筒伸入至放置孔中，利用螺栓将承载筒外圈的安装板与加固组件进行固接，此后将放置孔填平将承载筒进行加固；

在安装之前，拧松位于锁紧板上的锁紧螺杆，然后将调整杆向下按压，此时调整杆上的压板向下运动，使斜齿轮向下运动与斜齿条顶部接触并啮合，利用把手转动调整杆，斜齿轮转动，带动斜齿条沿其长度方向运动，使抵触板向限制板内部方向运动，将抵触板向承载筒内部方向运动，使抵触板不从承载筒上的伸出孔伸出，便于承载筒投放至放置孔中，在进行监测的时候，安装上述方式利用调整杆调整抵触板与限制板之间的位置，将位于限制板上的接线柱二出于抵触板侧边上的电阻条的中间位置，使限制板出于开始监测位置，然后将调整杆向上拉动，此时斜齿轮不与斜齿条接触啮合，在弹簧一的作用下，抵触板保持在开始监测的位置，在当前位置发生渗透沉降的时候，当前位置土壤沉降，对抵触板的挤压力度变小，此时在弹簧一的作用下，抵触板沿限制板向承载筒外侧滑动，位于接线柱二和接线柱一之间的电阻条变短，此时位于接线柱二和接线柱一之间监测的电阻变小，在当前位置的土壤受到挤压时伸出的抵触板在土壤挤压下向承载筒内部运动，按照上述原理此时位于接线柱二和接线柱一之间监测的电阻变大，后续根据接线柱二和接线柱一之间监测的电阻变化情况确定当前位置边坡土壤渗透和挤压状态，实现不同深度和方位的边坡土壤渗透变化情况的监测。

作为上述方案的进一步改进，所述引流机构包括长条形结构的基板，基板两侧均固接有倾斜设置的侧边板，且基板和侧边板形成V字形结构，基板端部固接有与加固组件连接的延伸板。

通过上述技术方案，当边坡上的雨水向下渗透时，雨水被倾斜向上设置的引流机构进行引导，雨水沿基板以及侧边板向边坡内部渗透，避免渗透的雨水直接向下对边坡进行渗透冲刷，然后引流后的雨水向排水组件上的分离机构位置流动，雨水沿透水板上的透水孔分离机构内部，汇集的渗透水沿排水管向下流入至排水沟排出，将渗透水进行分隔引导收集，有效避免因渗透水大量汇集流动而导致的土层内侧土壤冲刷沉降的情况发生，分散渗透水的冲击力，提高边坡强度。

作为上述方案的进一步改进，所述加固组件包括由横向加固杆和竖向加固杆形成的田字形结构，横向加固杆和竖向加固杆交叉处预留有用于锚杆连接的定型孔，加固组件采用钢筋混凝土浇筑成型。

通过上述技术方案，在边坡表面形成一体式加固防护结构，提高边坡整体强度。

作为上述方案的进一步改进，所述加固组件的顶部固接有沉降倾角测量仪，边坡底部安装有雨量计，加固组件上固接有向边坡延伸的水位计。

通过上述技术方案，实现对边坡水位和降雨监测。

作为上述方案的进一步改进，所述边坡顶部安装有控制箱，控制箱的顶部安装有光伏电板，控制箱的内部安装有控制器、无线收发装置和蓄电池，控制箱的一侧安装有数据接口。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本发明能够将渗透水进行分隔引导收集，有效避免因渗透水大量汇集流动而导致的土层内侧土壤冲刷沉降的情况发生，分散渗透水的冲击力，提高边坡强度。

2、本发明能够对边坡进行监测，方便监测人员及时监测边坡状态，便于后续对边坡的维护预警。

3、本发明能够对边坡不同深度和方向的土壤的渗透沉降状态进行监测，方便管理维护人员对边坡内部情况进行监测维护，提高边坡监测精准度，方便及时对边坡进行维护管理。

附图说明

图1为本发明提供的整体的结构示意图；

图2为本发明提供的引流机构的结构示意图；

图3为本发明提供的渗透监测组件的结构示意图；

图4为本发明提供的渗透监测组件的剖视图；

图5为本发明提供的渗透监测组件的俯视图；

图6为本发明提供的限制板和抵触板的俯视图；

图7为本发明提供的限制板和抵触板的侧视图；

图8为本发明提供的排水组件的结构示意图；

图9为本发明提供的分离机构的结构示意图；

图10为本发明提供的加固组件的结构示意图。

主要符号说明：

1挡土墙、2排水沟、3加固组件、4排水组件、5引流机构、6渗透监测组件、7锚杆、8阻挡层、9接水管、31横向加固杆、32竖向加固杆、33定型孔、41排水管、42对接管、43底板、44延伸板、45透水板、46端部罩壳、47定型板、48支撑板、51基板、52侧边板、53延伸板、61承载筒、62托板、63限制板、64抵触板、65弹簧一、66伸出孔、67斜齿条、68调整杆、69压板、910斜齿轮、611引导管、612电阻条、613导电条、614导电板、615接线柱一、616接线柱二。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例1：

请结合图1-图10，本实施例的基于高速公路建设的边坡监测加固系统，包括挡土墙1，挡土墙1的一侧开挖有位于边坡上的排水沟2、设置在挡土墙1另一侧且固定在边坡上的加固组件3、沿边坡长度方向依次设置的排水组件4、设置在排水组件4顶部且沿其长度方向依次分布的引流机构5、固接在加固组件3上的锚杆7和渗透监测组件6、固接在挡土墙1靠近加固组件3的一侧的阻挡层8、设置在阻挡层8的一侧且与挡土墙1固定套接的接水管9；

渗透监测组件6包括与加固组件3连接的承载筒61，承载筒61活动套接有调整杆68，调整杆68伸入至承载筒61的一端外圈滑动套接有沿承载筒61长度方向依次设置的托板62，且托板62与承载筒61内侧壁固定套接，托板62顶部固接有沿调整杆68轴线阵列分布的U型结构的限制板63，限制板63远离调整杆68的一侧开口处滑动连接有抵触板64，抵触板64靠近调整杆68的一端上方固接有沿其长度方向设置的斜齿条67，抵触板64伸入至限制板63一端的一侧的长条形结构的电阻条612，电阻条612远离调整杆68的一端顶部安装有与抵触板64固定套接的L型结构的导电条613，导电条613伸出抵触板64的一端安装有与限制板63内侧壁固定套接的导电板614，导电板614远离调整杆68的一端连通有与限制板63固接的接线柱一615，电阻条612靠近调整杆68一端的一侧安装有与限制板63固接的接线柱二616，斜齿条67顶部安装有与调整杆68固定套接的压板69，压板69底部固接有环形结构的斜齿轮610。

抵触板64伸入至限制板63的一端固接有与限制板63内侧壁固接的弹簧一65，承载筒61的底部固接有圆锥形结构的尖端，调整杆68底部固接有与尖端顶部连接的弹簧二。

调整杆68伸出承载筒61顶部外圈滑动套接有与承载筒61顶部固接的环形结构的锁紧板，锁紧板螺纹套接有锁紧螺杆，调整杆68伸出锁紧板顶部的一端安装有把手，承载筒61顶部外圈固定套接有环形结构的安装板。

调整杆68的一侧安装有与托板62固定套接的引导管611，承载筒61贯穿有与抵触板64滑动套接的伸出孔66。

本申请实施例中基于高速公路建设的边坡监测加固系统的实施原理为：在边坡底部位置构筑挡土墙1，此后沿边坡长度方向飞开挖沿边坡顶部至边坡底部延伸的铺设沟渠，然后将排水组件4预埋在铺设沟渠中并覆土填平，之后将边坡进行整平，并在整平后的边坡上浇筑加固组件3，当加固组件3完成养护之后，将引流机构5沿排水组件4长度方向依次插入至边坡中并与加固组件3进行固接，然后安装锚杆7和渗透监测组件6，在加固组件3内侧种植用于防止水土流失的绿植，加固完成后在边坡上安装控制箱、雨量计、水位计以及沉降倾角测量仪进行边坡监测。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上，进一步的改进在于：排水组件4包括沿挡土墙1长度方向依次分布且沿边坡向上延伸的排水管41、沿排水管41长度方向依次设置的分离机构，分离机构包括开口向上的圆弧形结构的底板43、固定套接在底板43两端且与排水管41固定套接的对接管42、固接在底板43两侧顶部且与对接管42固接的延伸板44、固接在两组延伸板44相互远离的一端之间的圆弧形结构的透水板45、固接在透水板45两端且与对接管42固接的端部罩壳46、两组延伸板44之间固接有沿其长度方向依次设置的圆弧形结构的定型板47、定型板47顶部固接有与透水板45底部内凹面固接的支撑板48；

透水板45贯穿有透水孔，排水管41延伸至挡土墙1且与挡土墙1固定套接。

实施例3：

引流机构5包括长条形结构的基板51，基板51两侧均固接有倾斜设置的侧边板52，且基板51和侧边板52形成V字形结构，基板51端部固接有与加固组件连接的延伸板53。

实施例4：

加固组件3包括由横向加固杆31和竖向加固杆32形成的田字形结构，横向加固杆31和竖向加固杆32交叉处预留有用于锚杆7连接的定型孔33，加固组件3采用钢筋混凝土浇筑成型；

加固组件3的顶部固接有沉降倾角测量仪，边坡底部安装有雨量计，加固组件3上固接有向边坡延伸的水位计；

边坡顶部安装有控制箱，控制箱的顶部安装有光伏电板，控制箱的内部安装有控制器、无线收发装置、蓄电池和电阻测试仪，控制箱的一侧安装有数据接口，控制器与数据接口、光伏电板、雨量计、水位计、沉降倾角测量仪、无线收发装置、电阻测试仪和蓄电池连接，电阻测试仪通过导线与接线柱一615和接线柱二616连接。

工作原理：

在进行边坡加固的时候，首先在边坡底部位置构筑挡土墙1，此后沿边坡长度方向飞开挖沿边坡顶部至边坡底部延伸的铺设沟渠，然后将排水组件4预埋在铺设沟渠中并覆土填平，之后将边坡进行整平，并在整平后的边坡上浇筑加固组件3，当加固组件3完成养护之后，将引流机构5沿排水组件4长度方向依次插入至边坡中并与加固组件3进行固接，然后安装锚杆7和渗透监测组件6，在加固组件3内侧种植用于防止水土流失的绿植，加固完成后在边坡上安装控制箱、雨量计、水位计以及沉降倾角测量仪进行边坡监测；

在使用的时候，当边坡上的雨水向下渗透时，雨水被倾斜向上设置的引流机构5进行引导，雨水沿基板51以及侧边板52向边坡内部渗透，避免渗透的雨水直接向下对边坡进行渗透冲刷，然后引流后的雨水向排水组件4上的分离机构位置流动，雨水沿透水板45上的透水孔分离机构内部，汇集的渗透水沿排水管41向下流入至排水沟2排出，将渗透水进行分隔引导收集，有效避免因渗透水大量汇集流动而导致的土层内侧土壤冲刷沉降的情况发生，分散渗透水的冲击力，提高边坡强度；

同时在监测边坡沉降的过程中，首先在边坡上钻取用于安装渗透监测组件6的放置孔，然后将渗透监测组件6插入加固组件3上的定型孔33中，并使承载筒61伸入至放置孔中，利用螺栓将承载筒61外圈的安装板与加固组件3进行固接，此后将放置孔填平将承载筒61进行加固；

在安装之前，拧松位于锁紧板上的锁紧螺杆，然后将调整杆68向下按压，此时调整杆68上的压板69向下运动，使斜齿轮610向下运动与斜齿条67顶部接触并啮合，利用把手转动调整杆68，斜齿轮610转动，带动斜齿条67沿其长度方向运动，使抵触板64向限制板63内部方向运动，将抵触板64向承载筒61内部方向运动，使抵触板64不从承载筒61上的伸出孔66伸出，便于承载筒61投放至放置孔中，在进行监测的时候，安装上述方式利用调整杆68调整抵触板64与限制板63之间的位置，将位于限制板63上的接线柱二616处于抵触板64侧边上的电阻条612的中间位置，使限制板63处于开始监测位置，然后将调整杆68向上拉动，此时斜齿轮610不与斜齿条67接触啮合，在弹簧一65的作用下，抵触板64保持在开始监测的位置，在当前位置发生渗透沉降的时候，当前位置土壤沉降，对抵触板64的挤压力度变小，此时在弹簧一65的作用下，抵触板64沿限制板63向承载筒61外侧滑动，位于接线柱二616和接线柱一615之间的电阻条612变短，此时位于接线柱二616和接线柱一615之间监测的电阻变小，在当前位置的土壤受到挤压时伸出的抵触板63在土壤挤压下向承载筒61内部运动，按照上述原理此时位于接线柱二616和接线柱一615之间监测的电阻变大，后续根据接线柱二616和接线柱一615之间监测的电阻变化情况确定当前位置边坡土壤渗透和挤压状态，实现不同深度和方位的边坡土壤渗透变化情况的监测；

该设计能够将渗透水进行分隔引导收集，有效避免因渗透水大量汇集流动而导致的土层内侧土壤冲刷沉降的情况发生，分散渗透水的冲击力，提高边坡强度，同时能够对边坡进行监测，方便监测人员及时监测边坡状态，便于后续对边坡的维护预警，能够对边坡不同深度和方向的土壤的渗透沉降状态进行监测，方便管理维护人员对边坡内部情况进行监测维护，提高边坡监测精准度，方便及时对边坡进行维护管理。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。