一種基于液態金屬天線單向應力傳感器的滑面推力遠程檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于地質災害防控技術領域，具體涉及一種基于液態金屬天線單向應力傳 感器的滑面推力遠程檢測方法。
【背景技術】
[0002] 滑坡即指處于斜坡上的巖土體，在自重或上部加載、前緣卸荷等情況下，沿著滑動 面向下滑動的地質現象。我國地域遼闊，地質環境復雜，屬地質災害多發地區，滑坡災害在 其中占據了不可小覷位置。尤其以西南地區的云南、四川、重慶、西藏、貴州等地較為嚴重。 20世紀以來，國內先后發生了多起典型大型滑坡如：1933年的四川的岷江疊溪滑坡；1982年 的長江雞扒子滑坡；1991年的昭通頭寨滑坡;2000年的西藏易貢滑坡2004年的四川宣漢天 臺鄉滑坡;2005年的四川丹巴滑坡，2015年12月深圳市光明新區鳳凰社區恒泰裕工業園發 生的山體滑坡等。
[0003] 隨著經濟的高速發展，人類活動對自然環境的改造不斷加劇，滑坡的誘發率呈現 出逐年上升的趨勢。據相關數據表明，至1995年以來，由于滑坡而導致的死亡人數多年超過 1000人/年，大型滑坡不但給當地的居民造成嚴重的生命財產損失，還對一系列基礎設施 (鐵路、水庫、公路、電站等)造成難以修復的損壞。因此對滑坡等地質災害進行監測預警，在 災害發生之前采取相應的防護措施顯得尤為重要，國外很多學者方面做出了大量的工作， 并取得了相應的進展。
[0004] 國內方面雖然起步較晚，但經過10余年的經驗積累也取得了一些成績。目前國內 對于滑坡監測的手段主要有宏觀簡易地質監測法、大地精密測量法等。宏觀簡易地質監測 法即對地面裂隙、泉水動態、房屋裂縫等進行定期觀測，了解滑坡所處狀態。該方法雖然獲 取的信息直觀、方法簡單，但存在精度較低、人力物力投入過大等缺點。大地精密測量法即 采用高精度測量儀器，如水準儀、測斜儀、全站儀等，觀測滑坡各點的變形、位移情況，該方 法的精度高，但缺點是受到地形條件和氣象條件的限制、工作量大、周期長。
[0005] 中國專利文獻CN104048640A于2014年9月17日公開了一種基于L型液態金屬天線 的滑坡災變智能監測方法，它包括以下步驟:1、在待監測的滑坡體內布置一定數量的L型液 態金屬天線;2、測定L型液態金屬天線的固有頻率;3、傳輸L型液態金屬天線固有頻率的數 據;4、數據分析及滑坡報警。它實現了遠程實時監測滑坡的狀態變化。但是該專利存在以下 問題：
[0006] 1、由于使用了L型液態金屬天線，它的L型空心管頂端安裝微型栗，該微型栗用于 對L型空心管抽空氣，以維持L型空心管氣壓平衡，因為L型空心管內的氣壓值無法檢測并保 持恒定，導致與氣壓值相關的液態金屬流動受到微型栗控制，所以L型空心管的液態金屬長 短不能真實反映彈性殼體的受力變形，導致滑坡位移變形的監測錯誤；
[0007] 2、L型空心管分為L水平段和L豎直段，L型液態金屬天線頻率的改變也依據L水平 段和L豎直段分為兩種頻率變化關系，這種分段的頻率需要準確監測液態金屬流動范圍，對 應不同的分段函數進行數據處理，并且需要設置檢測液態金屬流動的附加裝置，增加了測 試的復雜性和誤差。
【發明內容】
[0008] 針對L型液態金屬天線的滑坡災變智能監測方法存在的問題，本發明要解決的技 術問題就是提供一種基于液態金屬天線單向應力傳感器的滑面推力遠程檢測方法，它既能 使數據處理簡化，還能提高滑面推力的監測精度。
[0009] 本發明所要解決的技術問題是通過這樣的技術方案實現的，它包括以下步驟：
[0010] 步驟1、在滑坡主滑方向滑動面上布置多個單向應力傳感器;這些液態金屬天線隨 壓力產生形變，由變形改變自身頻率諧振特性；
[0011] 步驟2、測定每個液態金屬天線的工作頻率
[0012] 掃頻信號源通過諧振線圈發送電信號，掃頻信號的頻段覆蓋液態金屬天線自身頻 率，液態金屬天線輻射的電磁波又被諧振線圈接收，當掃頻信號的頻率與發生形變的液態 金屬天線的自身頻率一致時，諧振線圈上獲得最大電信號，通過諧振檢波電路，檢測出最大 電信號峰值，頻率計數電路精確地計量通過的最大電信號時的頻率，該頻率值就等于液態 金屬天線的固有頻率值，通過數據采集模塊記錄下各時段的工作頻率；
[0013] 步驟3、傳輸液態金屬天線固有頻率的數據
[0014]用無線收發裝置將各時段采集的各液態金屬天線工作頻率發送至指定IP終端；
[0015] 步驟4、計算滑坡推力并進行預警
[0016] 利用計算機將一系列液態金屬天線工作頻率值進行轉換，根據液態金屬天線工作 頻率f與液態金屬長度1的關系式：
[0017] - cj ?? ρ
[0018] 式中，其中c是光速，a是1與波長間的關系系數，εΡ是有機聚合物介電常數；
[0019]盒體受力F與變形量Δ L成正比，關系式如下：
[0020] F=KAL
[0021] 式中，K為盒體的彈性系數，八1^=11-12，11為壓力作用前的液態金屬天線長度；1 2 為壓力作用后的液態金屬天線長度。
[0022]依據f-1-AL-F的相互關系，計算出滑動面上推力，建立及更新滑動面上推力變化 數據庫，對數據進行分析，進行蠕動滑動階段、快速滑動階段、停止滑動階段三個階段的滑 動面推力變化情況進行比對，判別滑坡所屬階段并將滑坡是否危險及時反饋，在現場利用 無線電進行廣播。
[0023] 由于本發明的液態金屬天線工作頻率f與液態金屬長度1的變化為一個固定關系， 克服了使用L型液態金屬天線的分段函數關系，簡化了數據處理，監測的準確性有所提高； 由于巖土壓力通過單向應力傳感器面板直接作用在液態金屬天線上，液態金屬天線的變化 能真實反映盒體受力變形，避免了 L型液態金屬天線因微型栗抽出管道空氣所引起的液態 金屬流動變形而產生的監測錯誤，提高了滑面推力的監測精度。
[0024] 與現有技術相比，本發明具有如下的優點：既簡化了數據處理，又提高了滑面推力 的監測精度
【附圖說明】
[0025] 本發明的【附圖說明】如下：
[0026] 圖1為本發明的流程圖；
[0027]圖2為本發明使用的單向應力傳感器的外形結構圖；
[0028]圖3為本發明使用的單向應力傳感器的內部結構圖；
[0029]圖4為單向應力傳感器中的有機聚合物圓柱體的結構示意圖；
[0030]圖5為金屬絲螺旋柱模具的外形結構示意圖。
[0031 ]圖中：1.同軸饋線;2.盒體;3.盒體封裝物;4.微流道;5 .有機聚合物圓柱體;6.有 機彈性薄膜;7.填充材料;8.金屬絲螺旋柱模具。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明：
[0033] 如圖1所示，本發明包括以下步驟：
[0034] 步驟1、在滑坡主滑方向滑動面上布置多個單向應力傳感器;這些液態金屬天線隨 壓力