一种黄土地基湿陷预警设备及预警方法

本发明属于黄土地基湿陷，具体涉及一种黄土地基湿陷预警设备及预警方法。

背景技术：

1、黄土在一定压力作用下受水浸湿后，结构迅速破坏而产生显著附加沉陷的性质，称为湿陷性。黄土产生湿陷的最根本原因是:它具有明显的遇水连结减弱的有利于湿陷的特殊成分和结构。湿陷性作为黄土的特殊工程性质，若在浸水条件下，黄土地基产生过大的湿陷变形造成地基沉降，特别是不均匀沉降，会使建筑物发生倾斜、开裂甚至倒塌，影响正常使用。黄土湿陷具有突发性、致灾性，为预防黄土湿陷造成的灾害，急需发明提前预警方法。

技术实现思路

1、本发明提供一种黄土地基湿陷预警设备及预警方法，用于解决背景技术提出的问题。

2、为实现上述目的本发明采用如下技术方案：一种黄土地基湿陷预警设备，包括：监测装置与监测装置互相通信连接的信息处理终端，监测装置包括竖直测杆，所述竖直测杆下端根据工程监测需求埋入相应位置；所述竖直测杆的顶端设置有第一监测装置，所述竖直测杆的中端设置有第二监测装置，所述竖直测杆的下端位于地面之下设置有第三监测装置；所述第一监测装置包括第一感应装置和第一通信装置，所述第二监测装置包括第二感应装置和第二通信装置，所述第三监测装置包括第三感应装置和第三通信装置。

3、优选的，所述第一感应装置、第二感应装置、第三感应装置均设置有压力传感器、湿度传感器。

4、优选的，所述第一通信装置、第二通信装置、第三通信装置均设置有定位节点和通信器。

5、优选的，所述信息处理终端用于显示预警位置信息，所述信息处理终端外部安装有警报器，所述信息处理终端内部安装有电池。

6、优选的，所述信息处理终端包括通信模块和处理数据模块；通信模块为无线接收器，用于实时获取地下土体湿度和压力信息；处理数据模块，用于转换湿度为含水率，转换关系为土壤湿度(％)＝土壤含水率(％)×干重度。

7、一种黄土地基湿陷预警设备的预警方法，包括以下步骤：

8、步骤s1：通过第一监测装置、第二监测装置和第三监测装置实时收集地下相应区域的地质信息和位置信息，并传递信息到信息处理终端；

9、步骤s2：通过信息处理终端分析数据，判断是否存在地基沉降风险；

10、步骤s3：发现地基湿陷变形风险，信息处理终端的警报器发出警报。压力预警时，发出短促声响及灯闪警报；含水率预警时，发出长鸣长亮警报。

11、优选的，所述步骤1，具体包括以下步骤：

12、步骤s11：使用第一感应装置、第二感应装置和第三感应装置的压力传感器和湿度传感器监测所在位置土体所受压力和湿度信息；

13、步骤s12：通过第一通信装置、第二通信装置、第三通信装置的定位节点和通信器传递第一感应装置、第二感应装置、第三感应装置收集的压力和湿度信息以及位置信息到信息处理终端。

14、优选的，所述步骤2，具体包括以下步骤：

15、步骤s21：信息处理终端采集模块收集第一通信装置、第二通信装置、第三通信装置的定位节点和通信器传递的地基土体信息和位置信息，并将地基土体信息中的湿度信息预处理为含水率；

16、步骤s22：信息处理终端收集的压力与预处理之后含水率对应的湿陷起始压力进行对比分析；若未到达预设压力阈值，则继续步骤s23；若达到预设压力阈值，则执行步骤s3；

17、步骤s23:所述信息处理终端收集的含水率与步骤s21收集到的压力条件下的湿陷起始含水率进行对比：若未到达含水率阈值，则重复步骤s1；若达到含水率阈值，则执行步骤s3。

18、优选的，所述步骤s22和所述步骤s23中所述信息处理终端根据所述黄土地基湿陷预警设备埋入地基处黄土的基本信息、各种因素作用下的湿陷起始条件以及建筑规范，预设所述总体评价指标对于所述黄土地基湿陷预警设备所处地基不同位置的压力阈值和含水率阈值，根据地基内部传递信息与不同位置的预设阈值进行对比之后，发出是或否执行步骤s3。

19、本发明的有益效果：

20、本发明通过信息处理终端，实时监测地下相应位置的地质条件，根据相应条件下湿陷起始条件，与阈值进行数据对比，判断是否存在地基沉降风险；通过信息处理终端，收集的信息一旦超过警戒阈值，启动警报器及时发出警报，并汇报湿陷风险区域位置，要求工作人员采取相关措施以预防黄土湿陷。

技术特征：

1.一种黄土地基湿陷预警设备，其特征在于，包括：监测装置(18)、与监测装置(18)互相通信连接的信息处理终端(1)，监测装置(18)包括竖直测杆(8)，所述竖直测杆(8)下端根据工程监测需求埋入相应位置；所述竖直测杆(8)的顶端设置有第一监测装置(15)，所述竖直测杆(8)的中端设置有第二监测装置(16)，所述竖直测杆(8)的下端位于地面之下设置有第三监测装置(17)；所述第一监测装置(15)包括第一感应装置(9)和第一通信装置(10)，所述第二监测装置(16)包括第二感应装置(11)和第二通信装置(12)，所述第三监测装置(17)包括第三感应装置(14)和第三通信装置(13)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一感应装置(9)、第二感应装置(11)、第三感应装置(14)均设置有压力传感器、湿度传感器。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一通信装置(10)、第二通信装置(12)、第三通信装置(13)均设置有定位节点和通信器。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信息处理终端(1)用于显示预警位置信息，所述信息处理终端(1)外部安装有警报器(7)，所述信息处理终端(1)内部安装有电池(5)。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述信息处理终端(1)包括通信模块和处理数据模块；通信模块为无线接收器，用于实时获取地下土体湿度和压力信息；处理数据模块，用于转换湿度到含水率。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种黄土地基湿陷预警设备的预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤1，具体包括以下步骤：

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述步骤2，具体包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述步骤s22和所述步骤23中，所述信息处理终端(1)根据所述黄土地基湿陷预警设备埋入地基处黄土的基本信息、各种因素作用下的湿陷起始条件以及建筑规范，预设所述黄土地基湿陷预警设备所处地基不同位置的压力阈值与含水率阈值，根据地基内部传递信息与不同位置的预设阈值进行对比之后，发出是或否执行步骤s3。

技术总结本发明的一种黄土地基湿陷预警设备及预警方法，包括：监测装置、与监测装置互相通信连接的信息处理终端，监测装置包括竖直测杆，所述竖直测杆下端根据工程监测需求埋入相应位置；所述竖直测杆的顶端设置有第一监测装置，所述竖直测杆的中端设置有第二监测装置，所述竖直测杆的下端位于地面之下设置有第三监测装置；所述第一监测装置包括第一感应装置和第一通信装置，所述第二监测装置包括第二感应装置和第二通信装置，所述第三监测装置包括第三感应装置和第三通信装置。通过信息处理终端，收集的信息一旦超过警戒阈值，启动警报器及时发出警报，并汇报湿陷风险区域位置，要求工作人员采取相关措施以预防黄土湿陷。技术研发人员：王丽琴,董一震,王旭兴,汪浩然受保护的技术使用者：西安理工大学技术研发日：技术公布日：2025/1/6