技术领域

本发明涉及地质灾害监测与防治领域，尤其涉及一种预制磁场布设系统及滑体状态响应方法。

背景技术

滑坡灾害往往造成人员伤亡、道路掩埋、房屋损毁等灾难性损失，严重威胁着人类社会的经济生产安全。为了降低滑坡地质灾害造成的损失与威胁，往往采用监测预警这类半主动预防性减灾措施。位移，包含滑坡地表位移和滑坡体深部位移，是滑坡监测的重要对象。做好滑坡位移监测工作，可为滑坡预测预报、风险评估、工程防治提供重要的数据支撑。

现有的滑坡地表位移监测方法较为丰富，针对滑坡体深部位移的监测方法则较少。埋入式布设光纤、同轴电缆(TDR、OTDR、BOTDR)技术等新兴材料技术可靠度低，易被剪断。诸如滑面挫剪型的拉线式位移计优点较多，但受限于设置方式和假设模型的缺陷而敏感度不高。测斜技术精度高、可靠度好，是现有测量手段中广受认可的滑坡变形监测方法，但其存在测斜管-土耦合变形问题，不能适应滑坡大位移变形监测而具有一定的局限性。此外，三峡大学提出几种基于钻孔的磁定位实现地下位移的监测方式，缺乏对滑体变形后地下空间对磁探测器供电环境改变的考虑，也具有一定的局限性。

研究表明，跟踪监测滑体破坏前蠕变过程中的变形特征有利于阐明和判定滑坡位移在不同阶段的发展趋势，丰富并验证现有滑坡的预报方法。然而现有监测手段囿于方法或仪器本身的设计限制，无法实现滑坡体的大变形、长时间持续变形监测，也无法考虑到钻孔内的测斜管-土耦合变形问题。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有问题，提供一种预制磁场滑体状态响应方法，可以解决钻孔测斜监测滑坡深部位移时出现的大变形对管的破坏和测斜管-土耦合变形问题，保证了监测精度。

本发明的实施例提供一种滑体预制磁场的布设系统，包括设置于钻孔外的牵引机构、控制系统以及设置于钻孔内的布设探头，所述牵引机构连接所述布设探头，所述布设探头包括外壳，所述外壳内设电路板和至少一组布设机构，所述电路板连接所述控制系统，每组所述布设机构包括弹夹、螺杆、电磁铁、驱动机构和顶举机构，所述弹夹一侧设有传送槽，所述传送槽上端为弹夹口，所述传送槽内填充至少一个永磁体，所述传送槽和所述螺杆并排对齐，每一所述永磁体均部分收容于所述螺杆相邻两螺纹牙之间，所述弹夹口对准所述电磁铁，所述顶举机构固定于所述螺杆上方，所述顶举机构输出端连接所述电磁铁一端，所述外壳上与所述电磁铁另一端相对处设有探出孔，所述驱动机构和所述螺杆转动连接，所述电磁铁和所述驱动机构连接所述电路板，所述顶举机构连接所述控制系统，所述牵引机构上提或下放所述布设探头至预设位置，所述控制系统通过控制所述电路板，从而控制所述驱动机构驱动所述螺杆转动和所述电磁铁通电，使所有永磁体均沿着所述传送槽内壁同步上升，且最上端的永磁体上升至所述弹夹口并被所述电磁铁吸附，所述控制系统控制所述顶举机构向外顶举所述电磁铁，使所述永磁体经过所述探出孔被压入钻孔孔壁内。

进一步地，所述牵引机构为电动卷扬机，所述电动卷扬机电连接所述控制系统，所述电动卷扬机的牵引绳连接所述布设探头，所述牵引绳上设有标记刻度。

进一步地，所述顶举机构为液压千斤顶，所述液压千斤顶通过液压油管连接液压油泵，所述液压油泵电连接所述控制系统，所述控制系统通过控制所述液压油泵使所述液压千斤顶顶举或回缩。

进一步地，所述电路板通过控制线缆连接所述控制系统，所述标记刻度为多个具有数字序列标志的塑料环，每一所述塑料环套紧所述牵引绳、所述液压油管和所述控制线缆，且相邻所述塑料环在所述牵引绳上的距离相等。

进一步地，所述弹夹为空心管体，所述管体一侧上端设有所述传送槽，另一侧中部设有装弹孔，所述管体底部固定有弹簧，所述弹簧上部设有顶板，所述管体上管口为所述弹夹口，所述顶板和所述口之间装夹有多个所述永磁体。

进一步地，所述布设探头包括三组布设机构，三组所述布设机构的千斤顶沿着同一圆周均匀分布。

进一步地，所述电路板上设有电磁继电器，所述电磁继电器分别连接每一所述电磁铁，所述电路板通过所述电磁继电器控制每一所述电磁铁通电吸附一所述永磁体。

如权利要求1所述的一种预制磁场布设系统，其特征在于：所述驱动机构为慢转电机，所述慢转电机电连接所述电路板。

本发明的实施例还提供了一种预制磁场滑体状态响应方法，使用上述的预制磁场的布设系统，且包括以下步骤:

S1通过所述控制系统控制所述牵引机构，下放所述布设探头至钻孔底部的滑带位置，并记录滑带出的位置；

S2通过所述控制系统控制所述驱动机构驱动所述螺杆转动和所述电磁铁通电，使最上端的所述永磁体上升至所述弹夹口并被所述电磁铁吸附，且通过所述控制系统控制所述顶举机构向外顶举所述电磁铁，使所述永磁体经过所述探出孔被压入钻孔孔壁内，得到监测点；

S3通过所述控制系统控制所述牵引机构，上提所述布设探头预设高度，并重复步骤S2；

S4重复步骤S3，直至得到所有预布设的监测点，并对所有永磁体编号；

S5在钻孔内安设测斜管，在所述测斜管内下放滑动式磁探测装置，所述滑动式磁探测装置通过通信线缆连接钻孔外的数据处理器和信号发射器，所述滑动式磁探测装置探测到监测点处永磁体的磁信号，所述数据处理器将磁信号转化为数字信号，所述信号发射器再将数字信号传输运算终端，所述运算终端通过磁定位算法计算出每一所述永磁体的空间位置，以及根据永磁体的空间位置的变化确定其代表的监测点空间状态的改变。

进一步地，所述步骤S4还包括，若所述弹夹内永磁体使用完时，提出布设探头，所述弹夹内补充永磁体，不改变下放深度下放所述布设探头。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的预制磁场滑体状态响应方法，可沿钻孔径向布置永磁体作为监测点，磁传感器设备通过探测永磁体的位置从而确定监测点的位置变化，获得滑坡深部变形规律，避免了滑坡体大变形下测斜管管-土耦合带来的变形协调问题，精度相对于传统的测斜测量方式更高，且本发明采用的自制永磁体布设系统为自动化布设系统，省时省力，结构简单、设计合理、经济高效、方便推广。