一种基于地质雷达和角反射器用于监测岩土体移动的系统
技术领域
本发明涉及山体滑坡和地面沉陷技术领域，具体涉及一种基于地质雷达和角反射器用于监测岩土体移动的系统。
背景技术
滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受各种因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。地面沉陷是指地下采矿活动引起上覆岩土体移动，使地面形成沉陷盆地、裂缝、台阶和沉陷坑的地面变形现象。
目前滑坡和地面沉陷监测主要方法有大地精密测量法和综合自动遥测法等，效率高。大地精密测量法适用千不同变形阶段的位移监测，精度高，但是这种方法的缺点是受到地形条件和气象条件的限制，工作量大，周期长，连续观测能力差。综合自动遥测法监测内容丰富，自动化程度高，可全天候观测，远距离传输，省时省力的特点；缺点是受外界因素干扰，精度不高、传感器、仪器易出故障，长期稳定性差。
因此，地质监控领域需要一种精确程度高并且可以自动化全天候观察监测的监测系统。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题，提供一种基于地质雷达和角反射器用于监测岩土体移动的系统。本方案的技术效果如下：
一种基于地质雷达和角反射器用于监测岩土体移动的系统，包括角反射器、雷达收发系统、数据采集和传输系统、数据分析与报告装置；
所述角反射器的数量为多个，呈网状布置于岩土体表面和地表下，所述雷达收发系统的数量为两个，定位后布置在岩土体周边合适位置，所述数据采集和传输系统布置于雷达收发系统旁；所述雷达收发系统发射雷达波，经角反射器反射后回收，并将数据经数据采集和传输系统传输至数据分析与报告装置。
作为改进，所述系统的探测方法包括如下步骤：
S1.布置角反射器：
将角反射器固定于岩土体表面和岩土体深部，并根据其排列方式进行编号；
S2.布置雷达收发系统：
将雷达收发系统布置在岩土体周边合适位置，并建立坐标系：
两个雷达之间的距离为S0，高度分别为h1和h2，则两个雷达的坐标分别为
S3.采集角反射器所在位置的信息，并计算其坐标：
角反射器所在位置的坐标(x,y,z)为：
其中,S1和S2是角反射器分别到两个雷达的距离，α1和α2是雷达波与水平面的夹角；
S4.持续发射雷达波，连续监控其位置，并计算其位移量
经过ΔT时间后，角反射器所在位置的位移量为：
(Δx，Δy，Δz)＝(x′，y′，z′)-(x，y，z)
其中，(x′，y′，z′)为ΔT时间后，角反射器所在位置的坐标。
作为改进，所述雷达收发系统布置的位置不能受岩土体位移的影响。
本发明的优点在于：
本发明可以精确快速的计算出岩土体对应位置的坐标，监测精度高，速度快；同时，可以对岩土体持续不断的监测，并计算出其下沉距离和速度，自动化程度高，对于研究滑坡和地面沉陷地表下岩土体的移动规律有很大的科研价值。
附图说明
图1为实施例1中一种基于地质雷达和角反射器用于监测岩土体移动的系统监测滑坡体的平面示意图；
图2为实施例1中一种基于地质雷达和角反射器用于监测岩土体移动的系统监测滑坡体的沿A-A的剖面示意图；
图3为实施例1中一种基于地质雷达和角反射器用于监测岩土体移动的系统监测滑坡体经过ΔT时间后的平面示意图；
图4为实施例1中一种基于地质雷达和角反射器用于监测岩土体移动的系统监测滑坡体经过ΔT时间后的A-A剖面图；
图5为实施例2中一种基于地质雷达和角反射器用于监测岩土体移动的系统监测地面沉陷状态的示意图；
图6为实施例2中一种基于地质雷达和角反射器用于监测岩土体移动的系统监测地面沉陷状态经过ΔT时间后的示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限定本发明的保护范围。
实施例1
本实施例公开了一种基于地质雷达和角反射器用于监测滑坡体移动的系统，包括角反射器、雷达收发系统、数据采集和传输系统、数据分析与报告装置，系统的运转原理如下：
S1.布置角反射器
如图1和图2所示角反射器的数量为多个，呈网状布置于滑坡体表面和地表下。并根据其高度和和距离编号，编号从1-1到5-5。
S2.布置雷达收发系统：
将雷达收发系统布置在滑坡体下方地面位置，并建立坐标系，以防止滑坡体滑坡时改变雷达收发装置的坐标位置：
两个雷达之间的距离为S0，高度分别为h1和h2，则两个雷达的坐标分别为
S3.采集角反射器所在位置的信息，并计算其坐标：
如图所示，编号4-3角反射器所在位置的坐标(x,y,z)为：
其中,S1和S2是角反射器分别到两个雷达的距离，α1和α2是雷达波与水平面的夹角；
S4.持续发射雷达波，连续监控其位置，并计算其位移量
经过ΔT时间后，角反射器所在位置的位移量为：
(Δx，Δy，Δz)＝(x′，y′，z′)-(x，y，z)
其中，(x′，y′，z′)为ΔT时间后，角反射器所在位置的坐标。
实施例2
本实施例公开了一种基于地质雷达和角反射器用于监测滑坡体移动的系统。
本实施例中，角反射器同样采呈网状布置于沉陷体表面和地表下，雷达收发系统设于沉陷区外围，且不受沉陷区影响的位置。
本实施例的监测和计算方法与实施例1相同。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不等同于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，不脱离本发明的精神和范围下所做的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
