CN118390366A - 一种路基岩溶塌陷的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于路基塌陷防护技术领域，且公开了一种可预防和监测岩溶区路基塌陷的装置，包括有：道路垫层，所述道路垫层的上表面活动安装有土工布。本发明通过设置钢丝绳、铠装光纤、插杆、土压力计和杆式测斜仪，由于土工布、钢丝绳和铠装光纤的设计，使得道路垫层或者道路垫层下方的土层内部出现坍塌而形成土洞时，土工布、钢丝绳和铠装光纤之间能够相互配合，从而能够对已形成土洞区域的地面进行防护，从而能够避免地面变形加剧，通过设置固定机构，使得下盖整体能够将钢丝绳和铠装光纤与地面连接起来，从而避免土洞附近的钢丝绳和铠装光纤被拖拽进入至土洞的内部，提高了装置整体的抗拉能力。
Description
技术领域
本发明属于路基塌陷防护技术领域，具体为一种路基岩溶塌陷的装置及方法。
背景技术
岩溶塌陷是我国岩溶地区主要的地质灾害之一，是因岩溶作用而发生的一种地面变形和破坏的灾害，其中以土洞型塌陷最为常见，它的具体形式是岩溶洞隙上方的土体在自然或人为因素作用下发生流失，形成土洞，并扩大，最后引起地面变形，形成地面塌陷坑，我国岩溶区面积约363万平方公里，占我国国土面积的三分之一以上，其中西南地区是我国最大的连片岩溶强发育区，据统计，全国已有公路位于岩溶区的里程有42420km，而位于地面塌陷极高危险区、高危险区的公路里程分别达7349km、5735km，随着经济的发展，更多的高速铁路、高速公路以及输油管线等工程将不可避免的经过岩溶区，路基塌陷等岩溶问题会更加突出。
路基塌陷，路基土的流失是直接原因，且都具有较强的隐蔽性和渐进性，而根据我国的《公路路基设计规范》，对于溶洞顶板完整、顶板厚度超过10米、溶洞跨度在5米内的，施工过程中可不进行干预，按照正常情况进行施工，但是溶洞上方土体在一定的条件下会发生流失，形成土洞，土洞向上发育速度可以达1.3米/年，埋深10米左右的土洞只需要6年时间就可以发育到地面形成塌陷，有些溶洞(土洞)在探明的时候满足规范的要求，可以无需处置，但是工程竣工运营之后难以保证这些土洞不会因为继续扩展，最终引发突然的路基塌陷，目前，路基岩溶塌陷防治措施主要是针对已经探明的地下溶洞(土洞)采用充填，注浆，夯实，跨越甚至是避让等方式，逐一对所有溶洞(土洞)按一般的方法进行处置，会对工程的工期、进度、造价产生十分不良的影响，此外传统方法较难对岩溶塌陷治理后的防治效果进行监测控制，因此，研发一种路基岩溶塌陷的装置及方法，对道路塌陷防治预警有重大的工程意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种路基岩溶塌陷的装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可预防和监测岩溶区路基塌陷的装置，包括有：
道路垫层，所述道路垫层的上表面活动安装有土工布；
防护机构，所述防护机构设置在道路垫层的上表面且位于土工布的下方；
其中，所述防护机构包括有钢丝绳，所述钢丝绳的下表面和上表面分别与道路垫层和土工布活动连接，所述钢丝绳的外表面活动连接有铠装光纤；
固定机构，所述固定机构设置在道路垫层的顶部；
传感机构，所述传感机构设置在铠装光纤的外表面；
其中，所述传感机构包括有数据传输线，所述数据传输线的外表面分别与钢丝绳和铠装光纤的外表面固定连接，所述数据传输线的外表面分别固定安装有土压力计和杆式测斜仪；
数据采集机构，所述数据采集机构设置在铠装光纤的末端。
优选地，所述固定机构包括有：
下盖，所述下盖的外表面与道路垫层的上表面活动连接，所述下盖的底部固定连接有插杆，所述插杆的底端延伸至道路垫层的内部，所述下盖的顶部活动连接有上盖；
螺丝孔，所述螺丝孔开设在下盖的内部，所述下盖的内部螺纹套接有螺栓，所述螺栓的顶端贯穿上盖并延伸至上盖的上方且与上盖的内壁活动套接；
固定凹槽，所述固定凹槽分别开设在下盖上表面的左右两侧和上盖下表面的左右两侧，所述固定凹槽的内部固定安装有胶套。
优选地，所述数据采集机构包括有：
数据采集器，所述数据采集器的外表面与数据传输线的顶端固定连接；
光纤数据采集仪，所述光纤数据采集仪的外表面与铠装光纤的顶端固定连接。
优选地，所述插杆插入至道路垫层的内部，插入深度大于二百毫米。
优选地，所述钢丝绳的直径大于七毫米，所述钢丝绳的外表面做防锈处理。
优选地，所述固定机构采用梅花桩式布局满堂布设在道路垫层的上表面。
优选地，包括以下步骤：
首先操作人员将下盖整体满堂布设在道路垫层的上表面，使得插杆插入道路垫层的内部至少二百毫米，并且采用梅花桩式布局，使得下盖之间间距小于三百毫米，从而确保下盖整体有着足够的抗拉强度，然后将钢丝绳和铠装光纤交替安装在固定凹槽的内部且分别位于下盖的左右两侧，然后操作人员将上盖放置在下盖的上表面，通过将螺栓插入至螺丝孔的内部并旋转螺栓，从而对下盖和上盖之间进行固定，进而对钢丝绳和铠装光纤进行固定，从而完成对钢丝绳和铠装光纤的铺设；
然后操作人员将数据传输线安装在钢丝绳或者铠装光纤的外表面且保证数据传输线等间距分布，然后将土压力计和杆式测斜仪安装在数据传输线的外表面且确保数据杆式测斜仪和土压力计均匀分布，从而能够及时的监测到地面土壤的变化以及土压力的变化情况；
最后操作人员将土工布覆盖在钢丝绳和铠装光纤的上表面，使得土工布同时能够覆盖在土压力计和杆式测斜仪的外表面，当土工布铺设完成后可以将进行填土从而继续修建道路，此时需要将数据传输线以及铠装光纤的末端延伸至地面的上方，使得数据传输线与铠装光纤分别与数据采集器和光纤数据采集仪相连接，从而完成对装置整体的布设，当道路垫层或者道路垫层下方出现土层内部塌陷时，土工布、钢丝绳和铠装光纤能够对地面起到防护的效果，防止地面变形的加剧，铠装光纤、土压力计和杆式测斜仪能够起到提前预警以及及时报警的效果。
本发明的有益效果如下：
本发明通过设置钢丝绳、铠装光纤、插杆、土压力计和杆式测斜仪，由于土工布、钢丝绳和铠装光纤的设计，使得道路垫层或者道路垫层下方的土层内部出现坍塌而形成土洞时，土工布、钢丝绳和铠装光纤之间能够相互配合，从而能够对已形成土洞区域的地面进行防护，从而能够避免地面变形加剧，通过设置固定机构，使得下盖整体能够将钢丝绳和铠装光纤与地面连接起来，从而避免土洞附近的钢丝绳和铠装光纤被拖拽进入至土洞的内部，提高了装置整体的抗拉能力，由于土压力计和杆式测斜仪的设计，使得装置整体能够起到实时监测地面情况的作用，从而起到进行提前预警的能力，进而使得该装置能够达到防护和提前预警岩溶路基塌陷灾害的双重目的，适合道路工程经过岩溶塌陷高易发地区布设，达到防灾减灾的目的。
附图说明
图1为本发明的整体布设结构示意图；
图2为本发明插杆的正面结构示意图；
图3为本发明固定凹槽的俯视结构示意图；
图4为本发明插杆底部的仰视结构示意图；
图5为本发明固定机构的布设分布结构示意图；
图6为本发明钢丝绳和铠装光纤交替布设结构示意图；
图7为本发明防护机构整体结构示意图；
图8为本发明传感机构布设结构示意图。
图中：1、道路垫层；2、土工布；3、防护机构；301、钢丝绳；302、铠装光纤；4、固定机构；401、下盖；402、插杆；403、上盖；404、螺丝孔；405、螺栓；406、固定凹槽；407、胶套；5、传感机构；501、数据传输线；502、土压力计；503、杆式测斜仪；6、数据采集机构；601、数据采集器；602、光纤数据采集仪。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图8所示，本发明实施例提供了一种可预防和监测岩溶区路基塌陷的装置，包括有：
道路垫层1，道路垫层1的上表面活动安装有土工布2；
防护机构3，防护机构3设置在道路垫层1的上表面且位于土工布2的下方；
其中，防护机构3包括有钢丝绳301，钢丝绳301的下表面和上表面分别与道路垫层1和土工布2活动连接，钢丝绳301的外表面活动连接有铠装光纤302；
固定机构4，固定机构4设置在道路垫层1的顶部；
传感机构5，传感机构5设置在铠装光纤302的外表面；
其中，传感机构5包括有数据传输线501，数据传输线501的外表面分别与钢丝绳301和铠装光纤302的外表面固定连接，数据传输线501的外表面分别固定安装有土压力计502和杆式测斜仪503；
数据采集机构6，数据采集机构6设置在铠装光纤302的末端。
当道路垫层1或者道路垫层1下方出现土层内部塌陷时，钢丝绳301、铠装光纤302和土工布2之间相互配合能够组成防护网，从而可以对地面起到防护的效果，防止地面变形的加剧，当道路垫层1或者道路垫层1下方出现土层内部塌陷而形成土洞时，此时土洞上方的铠装光纤302将会被拉伸，从而形成拉伸段，铠装光纤302内部光纤的拉伸段的布里渊频谱将产生频率漂移，频率的漂移量与光纤应变的变化均具有线性关系，通过测量背向布里渊散射光的频移变化量就可以得到整条光纤的应变分布情况，进而得到防护网的受力的变化。
其中，固定机构4包括有：
下盖401，下盖401的外表面与道路垫层1的上表面活动连接，下盖401的底部固定连接有插杆402，插杆402的底端延伸至道路垫层1的内部，下盖401的顶部活动连接有上盖403；
螺丝孔404，螺丝孔404开设在下盖401的内部，下盖401的内部螺纹套接有螺栓405，螺栓405的顶端贯穿上盖403并延伸至上盖403的上方且与上盖403的内壁活动套接；
固定凹槽406，固定凹槽406分别开设在下盖401上表面的左右两侧和上盖403下表面的左右两侧，固定凹槽406的内部固定安装有胶套407。
通过设置固定凹槽406，从而方便操作人员将钢丝绳301和铠装光纤302放置在固定凹槽406的内部进行固定安装，由于胶套407的设计，使得胶套407能够对钢丝绳301和铠装光纤302起到保护的作用，避免钢丝绳301和铠装光纤302被磨损。
其中，数据采集机构6包括有：
数据采集器601，数据采集器601的外表面与数据传输线501的顶端固定连接；
光纤数据采集仪602，光纤数据采集仪602的外表面与铠装光纤302的顶端固定连接。
通过设置数据采集器601和光纤数据采集仪602，从而能够实时的观测到地面的变化情况以及土压力的变化情况。
其中，插杆402插入至道路垫层1的内部，插入深度大于二百毫米。
插杆402的设置使得道路垫层1或者道路垫层1下方出现土层内部塌陷而形成土洞时，土洞附近的钢丝绳301和铠装光纤302不会被拖拽下坠。
其中，钢丝绳301的直径大于七毫米，钢丝绳301的外表面做防锈处理。
钢丝绳301的外表面做防锈处理可以避免钢丝绳301长期填埋在土中发生锈蚀而导致强度出现下降的情况发生。
其中，固定机构4采用梅花桩式布局满堂布设在道路垫层1的上表面。
固定机构4之间的间距小于三百毫米，从而使得固定机构4与钢丝绳301和铠装光纤302配合能够有着足够的强度。
其中，包括以下步骤：
首先操作人员将下盖401整体满堂布设在道路垫层1的上表面，使得插杆402插入道路垫层1的内部至少二百毫米，并且采用梅花桩式布局，使得下盖401之间间距小于三百毫米，从而确保下盖401整体有着足够的抗拉强度，然后将钢丝绳301和铠装光纤302交替安装在固定凹槽406的内部且分别位于下盖401的左右两侧，然后操作人员将上盖403放置在下盖401的上表面，通过将螺栓405插入至螺丝孔404的内部并旋转螺栓405，从而对下盖401和上盖403之间进行固定，进而对钢丝绳301和铠装光纤302进行固定，从而完成对钢丝绳301和铠装光纤302的铺设；
然后操作人员将数据传输线501安装在钢丝绳301或者铠装光纤302的外表面且保证数据传输线501等间距分布，然后将土压力计502和杆式测斜仪503安装在数据传输线501的外表面且确保数据杆式测斜仪503和土压力计502均匀分布，从而能够及时的监测到地面土壤的变化以及土压力的变化情况；
最后操作人员将土工布2覆盖在钢丝绳301和铠装光纤302的上表面，使得土工布2同时能够覆盖在土压力计502和杆式测斜仪503的外表面，当土工布2铺设完成后可以将进行填土从而继续修建道路，此时需要将数据传输线501以及铠装光纤302的末端延伸至地面的上方，使得数据传输线501与铠装光纤302分别与数据采集器601和光纤数据采集仪602相连接，从而完成对装置整体的布设，当道路垫层1或者道路垫层1下方出现土层内部塌陷时，土工布2、钢丝绳301和铠装光纤302能够对地面起到防护的效果，防止地面变形的加剧，铠装光纤302、土压力计502和杆式测斜仪503能够起到提前预警以及及时报警的效果。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种可预防和监测岩溶区路基塌陷的装置，其特征在于，包括有：
道路垫层(1)，所述道路垫层(1)的上表面活动安装有土工布(2)；
防护机构(3)，所述防护机构(3)设置在道路垫层(1)的上表面且位于土工布(2)的下方；
其中，所述防护机构(3)包括有钢丝绳(301)，所述钢丝绳(301)的下表面和上表面分别与道路垫层(1)和土工布(2)活动连接，所述钢丝绳(301)的外表面活动连接有铠装光纤(302)；
固定机构(4)，所述固定机构(4)设置在道路垫层(1)的顶部；
传感机构(5)，所述传感机构(5)设置在铠装光纤(302)的外表面；
其中，所述传感机构(5)包括有数据传输线(501)，所述数据传输线(501)的外表面分别与钢丝绳(301)和铠装光纤(302)的外表面固定连接，所述数据传输线(501)的外表面分别固定安装有土压力计(502)和杆式测斜仪(503)；
数据采集机构(6)，所述数据采集机构(6)设置在铠装光纤(302)的末端。
2.根据权利要求1所述的一种可预防和监测岩溶区路基塌陷的装置，其特征在于：所述固定机构(4)包括有：
下盖(401)，所述下盖(401)的外表面与道路垫层(1)的上表面活动连接，所述下盖(401)的底部固定连接有插杆(402)，所述插杆(402)的底端延伸至道路垫层(1)的内部，所述下盖(401)的顶部活动连接有上盖(403)；
螺丝孔(404)，所述螺丝孔(404)开设在下盖(401)的内部，所述下盖(401)的内部螺纹套接有螺栓(405)，所述螺栓(405)的顶端贯穿上盖(403)并延伸至上盖(403)的上方且与上盖(403)的内壁活动套接；
固定凹槽(406)，所述固定凹槽(406)分别开设在下盖(401)上表面的左右两侧和上盖(403)下表面的左右两侧，所述固定凹槽(406)的内部固定安装有胶套(407)。
3.根据权利要求1所述的一种可预防和监测岩溶区路基塌陷的装置，其特征在于：所述数据采集机构(6)包括有：
数据采集器(601)，所述数据采集器(601)的外表面与数据传输线(501)的顶端固定连接；
光纤数据采集仪(602)，所述光纤数据采集仪(602)的外表面与铠装光纤(302)的顶端固定连接。
4.根据权利要求2所述的一种可预防和监测岩溶区路基塌陷的装置，其特征在于：所述插杆(402)插入至道路垫层(1)的内部，插入深度大于二百毫米。
5.根据权利要求1所述的一种可预防和监测岩溶区路基塌陷的装置，其特征在于：所述钢丝绳(301)的直径大于七毫米，所述钢丝绳(301)的外表面做防锈处理。
6.根据权利要求1所述的一种可预防和监测岩溶区路基塌陷的装置，其特征在于：所述固定机构(4)采用梅花桩式布局满堂布设在道路垫层(1)的上表面。
7.根据权利要求1－6任一项所述的一种可预防和监测岩溶区路基塌陷装置的方法，其特征在于：包括以下步骤：
首先操作人员将下盖(401)整体满堂布设在道路垫层(1)的上表面，使得插杆(402)插入道路垫层(1)的内部至少二百毫米，并且采用梅花桩式布局，使得下盖(401)之间间距小于三百毫米，从而确保下盖(401)整体有着足够的抗拉强度，然后将钢丝绳(301)和铠装光纤(302)交替安装在固定凹槽(406)的内部且分别位于下盖(401)的左右两侧，然后操作人员将上盖(403)放置在下盖(401)的上表面，通过将螺栓(405)插入至螺丝孔(404)的内部并旋转螺栓(405)，从而对下盖(401)和上盖(403)之间进行固定，进而对钢丝绳(301)和铠装光纤(302)进行固定，从而完成对钢丝绳(301)和铠装光纤(302)的铺设；
然后操作人员将数据传输线(501)安装在钢丝绳(301)或者铠装光纤(302)的外表面且保证数据传输线(501)等间距分布，然后将土压力计(502)和杆式测斜仪(503)安装在数据传输线(501)的外表面且确保数据杆式测斜仪(503)和土压力计(502)均匀分布，从而能够及时的监测到地面土壤的变化以及土压力的变化情况；
最后操作人员将土工布(2)覆盖在钢丝绳(301)和铠装光纤(302)的上表面，使得土工布(2)同时能够覆盖在土压力计(502)和杆式测斜仪(503)的外表面，当土工布(2)铺设完成后可以将进行填土从而继续修建道路，此时需要将数据传输线(501)以及铠装光纤(302)的末端延伸至地面的上方，使得数据传输线(501)与铠装光纤(302)分别与数据采集器(601)和光纤数据采集仪(602)相连接，从而完成对装置整体的布设，当道路垫层(1)或者道路垫层(1)下方出现土层内部塌陷时，土工布(2)、钢丝绳(301)和铠装光纤(302)能够对地面起到防护的效果，防止地面变形的加剧，铠装光纤(302)、土压力计(502)和杆式测斜仪(503)能够起到提前预警以及及时报警的效果。
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|---|---|---|---|
| CN202410492429.0A CN118390366A (zh) | 2024-04-23 | 2024-04-23 | 一种路基岩溶塌陷的装置及方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410492429.0A CN118390366A (zh) | 2024-04-23 | 2024-04-23 | 一种路基岩溶塌陷的装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN118390366A true CN118390366A (zh) | 2024-07-26 |
Family
ID=91987307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202410492429.0A Pending CN118390366A (zh) | 2024-04-23 | 2024-04-23 | 一种路基岩溶塌陷的装置及方法 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN118390366A (zh) |
-
2024
- 2024-04-23 CN CN202410492429.0A patent/CN118390366A/zh active Pending
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