CN110426458A - 一种利用弹性波波速预测滑坡的新方法及监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于滑坡监测技术领域，公开了一种利用弹性波波速预测滑坡的新方法及监测系统，利用小尺寸固定边坡模型获取弹性波波速在降雨滑坡过程中的变化信息；利用小尺寸活动边坡模型获取弹性波波速在降雨作用下含水率变化和剪切变形过程中的相关信息；利用大尺寸边坡模型进一步表征弹性波波速在监测滑坡稳定性上的实用性。本发明进行了小尺寸固定和活动边坡模型试验以及大尺寸边坡模型试验；试验结果表明，弹性波波速随着含水率和变形的增大而减小，临近滑坡时呈现加速减小，本发明的监测系统能及时发出滑坡预警；能最小化误报率，在滑坡监测实际应用中提供了理论依据。

Description

一种利用弹性波波速预测滑坡的新方法及监测系统

技术领域

本发明属于滑坡监测技术领域，尤其涉及一种利用弹性波波速预测滑坡的 新方法及监测系统，

背景技术

目前，滑坡作为主要地质灾害之一，在世界范围内每年造成大量人员伤亡 和财产损失。据统计，全球山体滑坡每年造成4620多人死亡和超过200亿美 元的经济损失。Osanai等对日本1972-2007年间发生的19035例滑坡进行了统 计分析，发现93％的滑坡是由降雨造成的。应用最先进的滑坡监测预报系统在 区域尺度上进行边坡监测，对预测降雨型滑坡的发生具有重要意义。因此，亟 需对存在潜在滑坡危险的边坡进行监测，为潜在受灾群众提供早期预警，为分 析和救灾提供参考。

迄今为止，多种边坡监测技术作为早期预警系统已得到广泛应用。例如， 激光雷达建立的高分辨率数字高程模型能够监测大范围坡体的位移。然而，由 于观测的尺度影响分析、输出和判断，所以选择适当的数字高程模型分辨率， 即像素大小、网格分辨率和网格大小的选择较为困难。雨量计已成功应用于降 雨滑坡的预警系统，预警发出的临界值取决于当前的降雨强度和累积降雨量。 然而，分散布置的雨量计并不能有效地监测降雨量，因为降雨量存在空间差异 性，而且该方法不考虑土力学性质和边坡特性。位移作为监测的重要参数，已 成功应用于降雨滑坡的预警系统。Ochiai等利用应变探针在降雨诱发的滑坡前， 边坡表面位移逐渐加速增大。然而，滑坡体的确切位置往往无法确定。因此， 无法确定位移监测传感器的布置位置。位移率也被用作定义预警临界值。但位 移率的分辨率相对较低，不能够在滑坡初期监测到边坡位移。声发射监测技术 被应用于边坡的稳定性监测。但土颗粒产生的声发射信号较弱，衰减较快，限 制了该方法的应用。为提供准确预测滑坡的早期预警，亟需开发一套更加行之 有效的方法。

弹性波波速特性包含了大量与土的受力状态有关的信息。利用弹性波波对 土力学进行无损分析在地质工程中得到越来越多的应用。由于土中弹性波波速 能够反映其内部力学状态，弹性波波速已被用于表征土力学状态，例如黏土流 变行为，堆积层几何形貌，剪切模量，泊松比，松动圈深度，土壤侵蚀，土体 含水率，土体变形，和边坡位移。研究发现，弹性波波速能够直接反映边界条 件变化对土体响应、边坡行为和破坏机制的影响。因此，弹性波波速具有独特 的前景优势，将其应用于滑坡预测也就不足为奇。

综上所述，现有技术存在的问题是：

现有技术中，由于观测的尺度影响分析、输出和判断，选择适当的数字高 程模型分辨率，即像素大小、网格分辨率和网格大小的选择很困难。导致遥感 监测技术不能精准预测滑坡的发生。

土颗粒产生的声发射信号较弱，衰减较快，限制了边坡监测技术的应用。

而且现有技术中，对于滑坡未能进行灵敏、连续、远程实时监测，对于滑 坡报警的播报准确性差。

解决上述技术问题的难度：

坡面土壤一般处于非饱和状态，基质吸力贡献了大部分土抗剪强度。在降 雨过程中，雨水渗入坡面，降低基质吸力，进而降低土体抗剪强度。当抗剪强 度降低到无法维持平衡时，边坡发生滑动。对于上述内容，现有技术不能进行 准确预测。

解决上述技术问题的意义：

通过Irfan等三轴注水试验发现，弹性波波速随着含水率的增加而降低。更 重要的是在土体临近失稳时，波速呈现加速下降，验证弹性波波速在监测边坡 稳定性方面具有显著的优势。

为提供准确预测滑坡的早期预警，亟需开发一套更加行之有效的方法，对 存在潜在滑坡危险的边坡进行监测，为潜在受灾群众提供早期预警，为分析和 救灾提供参考。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明公开了一种利用弹性波波速预测滑坡的 新方法及监测系统。

本发明是这样实现的，一种利用弹性波波速预测滑坡的新方法，包括：

利用小尺寸固定边坡模型获取弹性波波速在降雨滑坡过程中的变化信息。

利用小尺寸活动边坡模型获取弹性波波速分别在含水率变化和剪切变形过 程中的相关信息。

利用大尺寸边坡模型进一步验证弹性波波速在监测滑坡稳定性上的实用性。

进一步，所述小尺寸固定边坡模型的坡角45°，高40cm，宽30cm，小 尺寸固定边坡模型的边坡覆盖有松散风化表层和密实完整的基层。

基层干密度为1.7g/cm³。松散风化表层竖直厚度为5～15cm，干密度为 1.3g/cm³，初始含水率5％。

进一步，所述小尺寸活动边坡模型的底部设有防滑的木条，小尺寸活动边 坡模型长70cm，宽30cm，坡顶较长，坡角45°。

所述小尺寸活动边坡模型覆盖有基层与表层。基层的干密度为1.7g/cm³。 表层竖直厚度为5～15cm，干密度为1.3g/cm³，初始含水率5％。

进一步，所述小尺寸活动边坡模型模拟中，首先施加连续降雨10min。

然后停止降雨，小尺寸活动边坡模型尾部在链动滑轮作用下抬高到40°。

进一步，所述相关信息包括弹性波波速随着含水率和变形的增大而减小；土 体变形对弹性波波速减小的贡献比含水率大。临近破坏时，弹性波波速加速减 小，发出滑坡警告。

进一步，所述大尺寸边坡模型长7.9m，高5m，宽9m，坡角40°，7.9 m，高5m，宽9m。倾斜计和基于弹性波波速的灵敏、连续、远程和实时监测 系统均布置在坡脚。装有电磁吸盘的小圆筒盒和一个接收器埋至混凝土坡脚， 剩余4个接收器安装在边坡表面。倾斜计安装在长1m的木棍上，木棍插入边 坡0.5m。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述利用弹性波波速预测滑坡的新方 法的基于弹性波波速的灵敏、连续、远程和实时监测系统，所述基于弹性波波 速的灵敏、连续、远程和实时监测系统包括：

弹性波发射器，通过钻孔安装在潜在滑动面下部，产生的弹性波传播至坡 面上的接收器。

单片机，与弹性波发射器连接，用于消除弹性波随机信号噪声，提高信号 的信噪比，在一次通电输入时自动产生多个重复脉冲，在短时间内接收到多个 重复信号，最后将这些信号进行叠加。

无线通信设备，与单片机连接，将弹性波数据发送给数据服务器，计算出 实时的弹性波波速。

进一步，弹性波发射器和接收器分别采用电磁阀和压电振动传感器。电磁 阀包括缠绕在铁芯上的螺线管线圈。

电磁阀搁置在塑料圆筒盒内，埋入小尺寸固定边坡模型或小尺寸活动边坡 模型的基层表面。

弹性波接收器中的一个与塑料圆筒盒接触，剩余4个接收器布置在小尺寸 固定边坡模型或小尺寸活动边坡模型的表层坡面上，测量弹性波的传播时间。

进一步，弹性波发射器和接收器或采用电磁吸盘和地震接收器。

本发明的另一目的在于提供一种搭载所述基于弹性波波速的灵敏、连续、 远程和实时监测系统的利用弹性波波速预测滑坡设备，所述利用弹性波波速预 测滑坡设备包括土壤水分计、倾斜计、基于弹性波波速的灵敏、连续、远程和 实时监测系统弹性波监测系统和降雨模拟器。

倾斜计通过固定在钢条上插入表层土中。

土壤水分计和倾斜计连接数据采集器，采集频率为1s/次。

基于弹性波波速的灵敏、连续、远程和实时监测系统弹性波监测系统和降 雨模拟器均通过信号连接数据采集器。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：

本发明能准确预测预报滑坡的发生，使得相关部门和当地群众能提前做好 防范措施。

本发明的试验结果为利用弹性波波速监测边坡稳定性和滑坡预警提供了基 本框架和基本准则。为监测边坡稳定性，本发明开发了一种基于弹性波波速的 灵敏、连续、远程和实时监测系统。监测系统由一个弹性波发射器、多个接收 器、数据服务器和通信设备组成。弹性波发射器通过钻孔安装在潜在滑动面以 下。发射器产生弹性波传播至坡面上的接收器。通过无线通信设备将弹性波数 据发送给数据服务器，计算出实时的弹性波波速。因此，弹性波波速的加速变 化行为可以作为滑坡的前兆。弹性波发射器、多个接收器、数据服务器和通信 设备都由太阳能电池板供电，保障监测系统可以永久连续地工作。作为数据处理的一部分，采用滤波器来消除环境噪声，如风、交通、施工活动产生的噪声。 本发明组成了一个强大的滑坡监测和预警系统，减少了误报。

接收器监测到弹性波波速加速减小时，数据服务器将这些信息发送给通信 设备。通信设备立即向有关部门发出警告，以便有关部门采取紧急措施，例如 派遣维修工程师进行边坡加固和维护，或立即封锁交通和疏散群众等。

附图说明

图1是本发明实施例提供的利用弹性波波速预测滑坡的新方法流程图。

图2是本发明实施例提供的模型试验发射和接收的弹性波图。

图3是本发明实施例提供的小尺寸固定边坡模型图。

图4是本发明实施例提供的小尺寸活动边坡模型图。

图5是本发明实施例提供的大尺寸边坡模型图。

图6是本发明实施例提供的小尺寸固定边坡模型试验含水率、倾斜角和弹 性波波速的变化图。

图7是本发明实施例提供的小尺寸固定边坡模型试验体积含水率-倾斜角- 弹性波波速关系曲线图。

图8是本发明实施例提供的小尺寸活动边坡模型试验含水率、倾斜角和弹 性波波速的变化图。

图9是本发明实施例提供的小尺寸活动边坡模型试验体积含水率-倾斜角- 弹性波波速关系曲线图。

图10是本发明实施例提供的滑坡过程图。

图11是本发明实施例提供的模型边坡降雨失稳图。

图12是本发明实施例提供的大尺寸边坡模型试验倾斜角和弹性波波速的变 化图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例， 对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以 解释本发明，并不用于限定本发明。

现有技术中，由于观测的尺度影响分析、输出和判断，选择适当的数字高 程模型分辨率，即像素大小、网格分辨率和网格大小的选择很困难。土颗粒产 生的声发射信号较弱，衰减较快，限制了边坡监测技术的应用。而且现有技术 中，对于滑坡没有基于弹性波波速进行灵敏、连续、远程实时监测，对于滑坡 报警的播报准确性差。

为解决上述问题，下面具体方案对本发明作详细的描述。

本发明实施例提供的利用弹性波波速预测滑坡的新方法，包括：

利用小尺寸固定边坡模型获取弹性波波速在降雨滑坡过程中的变化信息。

利用小尺寸活动边坡模型获取弹性波波速在降雨作用下含水率变化和剪切 变形过程中的相关信息。

利用大尺寸边坡模型进一步表征弹性波波速在监测滑坡稳定性上的实用性。

在本发明实施例中，所述小尺寸固定边坡模型的坡角45°，高40cm，宽 30cm，小尺寸固定边坡模型的边坡覆盖有松散风化表层和密实完整的基层。

基层干密度为1.7g/cm³。松散风化表层竖直厚度为5～15cm，干密度为 1.3g/cm³，初始含水率5％。

在本发明实施例中，所述小尺寸活动边坡模型的底部设有防滑的木条，小 尺寸活动边坡模型长70cm，宽30cm，坡顶较长，坡角45°。

所述小尺寸活动边坡模型覆盖有基层与表层。基层的干密度为1.7g/cm³。 表层竖直厚度为5～15cm，干密度为1.3g/cm³，初始含水率5％。

在本发明实施例中，所述小尺寸活动边坡模型模拟中，首先施加连续降雨 10min。

然后停止降雨，小尺寸活动边坡模型尾部在链动滑轮作用下抬高到40°。

在本发明实施例中，所述相关信息包括弹性波波速随着含水率和变形的增大 而减小；土体变形对弹性波波速减小的贡献比含水率大。临近破坏时，弹性波波 速加速减小，发出滑坡警告。

在本发明实施例中，所述大尺寸边坡模型长7.9m，高5m，宽9m，坡角 40°，7.9m，高5m，宽9m。倾斜计和基于弹性波波速的灵敏、连续、远程 和实时监测系统均布置在坡脚。装有电磁吸盘的小圆筒盒和一个接收器埋至混 凝土坡脚，剩余4个接收器安装在边坡表面。倾斜计安装在长1m的木棍上， 木棍插入边坡0.5m。

本发明实施例提供的基于弹性波波速的灵敏、连续、远程和实时监测系统 包括：

弹性波发射器，通过钻孔安装在潜在滑动面下部，产生的弹性波传播至坡 面上的接收器。

无线通信设备，将弹性波数据发送给数据服务器，计算出实时的弹性波波 速。

在本发明实施例中，弹性波发射器和接收器分别采用电磁阀和压电振动传 感器。电磁阀包括缠绕在铁芯上的螺线管线圈。

电磁阀搁置在塑料圆筒盒内，埋入小尺寸固定边坡模型或小尺寸活动边坡 模型的基层表面。

弹性波接收器中的一个与塑料圆筒盒接触，剩余4个接收器布置在小尺寸 固定边坡模型或小尺寸活动边坡模型的表层坡面上，测量弹性波的传播时间。

弹性波发射器和接收器或采用电磁吸盘和地震接收器。

本发明实施例提供一种利用弹性波波速预测滑坡设备包括土壤水分计、倾 斜计、基于弹性波波速的灵敏、连续、远程和实时监测系统弹性波监测系统和 降雨模拟器。

倾斜计通过固定在钢条上插入表层土中。

土壤水分计和倾斜计连接数据采集器，采集频率为1s/次。

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。

如图1所示，本发明实施例提供的利用弹性波波速预测滑坡的新方法包括：

S101：小尺寸固定边坡模型试验：如图3所示，边坡模型的坡角45°，高40 cm，宽30cm，为模拟真实工况，模型边坡具有松散风化表层和密实完整的基 层。模型边坡也分为两层，基层与表层。基层的干密度为1.7g/cm3(压实度Dc ＝96.5％)。表层竖直厚度为5～15cm，干密度为1.3g/cm3(Dc＝73.8％)，初始含 水率5％。边坡前架设摄像机，观测坡面运动。

S102：小尺寸活动边坡模型试验：如图4所示，底部设计了防滑的木条， 该边坡模型长70cm，宽30cm，坡顶较长，坡角45°。模型边坡也分为两层， 基层与表层。基层的干密度为1.7g/cm3(压实度Dc＝96.5％)。表层竖直厚度为 5～15cm，干密度为1.3g/cm3(Dc＝73.8％)，初始含水率5％。

S103：大尺寸边坡模型试验：长7.9m，高5m，宽9m，如图5所示。 近似于一些小尺寸自然边坡。边坡模型建立在混凝土基础上，坡角40°，7.9m， 高5m，宽9m。倾斜计和弹性波监测系统均布置在坡脚。装有电磁吸盘的小 圆筒盒和一个接收器埋至混凝土坡脚，4个接收器安装在边坡表面。倾斜计安 装在长1m的木棍上，木棍插入边坡0.5m。

步骤S101中，试验过程包括2个阶段，首先施加连续降雨10min，此阶 段仅含水率增大，土体变形较小。第二阶段停止降雨，边坡模型尾部在链动滑 轮作用下慢慢抬高至40°。模型被倾斜40°时还发生失稳。表层土体的变形 定义为安装在表层的倾斜计No.1～4与固定在模型槽上的倾斜计No.5的倾 斜角的差值。在恒定含水率下，土体变形随模型倾斜角的增大而增大。倾斜阶 段弹性波波速的变化完全是由于倾斜变形导致的。降雨阶段之后立即进入倾斜 阶段，之间无时间间隔。

本发明实施例提供的本发明实施例提供的利用弹性波波速预测滑坡设备包 括土壤水分计、倾斜计、基于弹性波波速的灵敏、连续、远程和实时监测系统 弹性波监测系统和降雨模拟器。

倾斜计通过固定在钢条上插入表层土中。

土壤水分计和倾斜计连接数据采集器，采集频率为1s/次。

本发明实施例提供的基于弹性波波速的灵敏、连续、远程和实时监测系统 由弹性波发射器、接收器、单片机和数据采集器组成。在小尺寸模型试验中， 弹性波发射器和接收器采用电磁阀和压电振动传感器。电磁阀由缠绕在铁芯上 的螺线管线圈组成。通电时，电磁线圈产生电磁力带动铁芯运动。断电时，电 磁力消失，弹簧把铁芯压回阀座。铁芯在电磁力的作用下运动产生弹性波。电 磁阀放入一小塑料圆筒盒内，埋入基层表面。铁芯和塑料圆筒盒的运动方向与 坡面保持垂直。弹性波接收器Ch0与塑料圆筒盒接触，4个接收器(Ch1～4) 布置在表层坡面上，测量弹性波的传播时间。在大尺寸模型试验中，采用电磁 吸盘和地震接收器作为弹性波发射器和接收器。与电磁阀相似，通电时，电磁 吸盘会产生磁力，吸引质量为92.6g的螺母向上运动，产生弹性波。断电时， 螺母落下。为了消除随机信号噪声，提高信号的信噪比，设计了单片机控制弹 性波监测系统，在一次通电输入时自动产生20个重复脉冲，在短时间内接收 到20个重复信号，最后将这20个信号进行叠加。叠加后的波形如图2所示。 弹性波传播时间t是通过选取波形最先到达时刻来测量。因此，弹性波波速V的计算方法为：

V＝H/t (1)。

式中：H和t分别为弹性波的传播距离和传播时间模型试验记录的波速 为S波波速。小尺寸和大尺寸模型试验的降雨强度分别为100和70mm/h。

在本发明实施例中，弹性波波速随含水率和变形而减小的原因有：

(1)弹性波波速可由剪切模量G0或压缩模量M₀和土密度ρ计算得到：

由上式可知，弹性波波速与剪切模量和压缩模量的平方根成正比，与土密 度的平方根成反比。含水率增大导致基质吸力和有效应力降低，土体逐渐软化， 剪切模量和压缩模量减小，而密度增大。所以由式(2)和(3)计算得到的弹性波波 速随着含水率增大而降低。

(2)由传统的刚度退化曲线可知，随着应变的增大，刚度模量随之减小。土 体积累变形导致了非均质性，改变了弹性波的传播路径。变形引起土体结构的 变化，即控制基质吸力的孔隙和弯液面水膜的结构、形状和分布发生了变化。 因此，弹性波波速随变形增大而减小。

(3)临近破坏时，波速急剧减小可能是因为土体膨胀变形。Irfan等[37]进 行了与本发明同样的三轴注水试验，发现三轴试件在临近破坏时体积应变从压 缩转变为膨胀，试件在临近破坏时的逐渐膨胀和颗粒的重新排列导致了弹性波 波速的迅速下降。

下面结合具体实验实例对本发明的创造性作进一步描述：

实例一

小尺寸固定边坡模型试验。

图6给出了含水率、倾斜角和弹性波波速的变化。随着持续降雨，边坡下 部的饱和度最先增大，在坡脚处形成地下水位。地下水位升高，坡体上部土体 逐渐饱和或接近饱和。倾斜变形从坡脚向上发展。在饱和比达到一定程度后， 边坡下部发生首先发生滑动。与此同时，边坡上部开始变形，表明坡脚出现滑 动以后，整个边坡趋于不稳定状态。滑坡之前的倾斜变形较小，滑坡突然发生， 倾斜角突然增大。

随着表层土体饱和度和倾斜角的增大，弹性波波速先缓慢减小，临近滑坡 时波速加速减小。降雨前期，仅有饱和度增大，倾斜角未有增大。由此推测， 降雨前期弹性波波速的轻微下降是由于饱和度增大。而在后期，饱和度保持在 较高水平，不再增加，此时倾斜角开始增大。因此，后期弹性波波速的大幅下 降被认为是由于倾斜变形增大。不幸的是，弹性波波速监测频率设置为30s， 因此未能及时捕捉到突然滑坡前的波速监测数据。但根据监测到的弹性波波速 的数据所呈现出的趋势，预计滑坡发生时，弹性波速将大幅减小。

图7给出了体积含水率-倾斜角-弹性波波速关系曲线。弹性波波速先逐渐减 小，然后随着倾斜变形而迅速减小。弹性波波速先随着饱和度的增大而缓慢减 小，此时倾斜角未见明显增大。然后随着倾斜角的增大，弹性波波速呈现急剧 减小。

实例二

小尺寸活动边坡模型试验。

图8给出了含水率、倾斜角和弹性波波速的变化。降雨阶段，水分渗入导 致体积含水率增大，该阶段内的倾斜角只有很小的增加。降雨阶段，表层厚度 为5cm和10cm时，弹性波波速下降12％，当表层厚度为15cm时，弹性 波波速下降6％。降雨阶段弹性波波速的下降只归因于含水率的增大，因为降雨 阶段只产生了极少的倾斜变形。倾斜阶段停止降雨，边坡模型尾部被倾斜抬高 至40°。倾斜阶段的含水率保持不变，倾斜变形迅速增大。表面层厚度为5、10、 15cm时，弹性波波速在倾斜阶段分别下降了15、16、23％。波速的下降只 归因于倾斜变形，说明倾斜变形对弹性波波速的影响更为显著。图9为倾斜角、 体积含水率和弹性波波速的关系曲线。弹性波波速沿同一路径随含水率和倾斜 角的增大而减小，且倾斜变形对弹性波波速的影响大于含水率。

实例三

大尺寸边坡模型试验。

图10给出了滑坡发生过程。降雨60min以后开始出现倾斜变形，坡顶出 现一条宏观贯穿裂缝。6min后整个边坡突然崩塌(图11)。

图12为降雨过程中倾斜角和弹性波波速变化。弹性波波速随着降雨开始 而逐渐减小。在倾斜角增大之前，含水率的增加只会导致弹性波波速的小幅下 降。坡顶出现裂缝之后，倾斜角开始增大，弹性波波速减小速度加快。临近滑 坡时，弹性波波速显著降低。在该大尺寸模型试验中，从弹性波波速加速减小 到最终失稳，还有6min的救援时间。

由图12可知，倾斜角只在临近滑坡时呈现急剧的增大，说明倾斜角的响 应不能提供有效的滑坡预警。一旦滑坡发生，只有非常有限的时间来进行救援。 而弹性波波速能够准确地预测滑坡的发生。

本发明提出了一种基于弹性波波速的滑坡预测新方法。通过小尺寸固定和活 动边坡模型试验以及大尺寸边坡模型试验，分析了降雨作用下土体含水率和剪 切变形过程对弹性波波速的影响。弹性波波速随着含水率和变形的增大而减小。 土体变形对弹性波波速减小的贡献比含水率更大。临近破坏时，弹性波波速呈 现加速减小。弹性波波速的加速减小可以用于表征边坡的失稳。因此，在弹性 波波速加速减小时发出滑坡警告。

小尺寸固定和活动边坡模型试验以及大尺寸边坡模型试验一致证明了弹性 波波速能够监测到边坡稳定性的下降，从而提供滑坡预警。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用弹性波波速预测滑坡的新方法，其特征在于，所述弹性波波速预测滑坡的新方法包括：

利用小尺寸固定边坡模型获取弹性波波速在降雨滑坡过程中的变化信息；

利用小尺寸活动边坡模型获取弹性波波速在降雨作用下含水率变化和剪切变形过程中的相关信息；

利用大尺寸边坡模型进一步表征弹性波波速在监测滑坡稳定性上的实用性。

2.如权利要求1所述利用弹性波波速预测滑坡的新方法，其特征在于，所述小尺寸固定边坡模型的坡角45°，高40cm，宽30cm，小尺寸固定边坡模型的边坡覆盖有松散风化表层和密实完整的基层；

基层干密度为1.7g/cm³；松散风化表层竖直厚度为5～15cm，干密度为1.3g/cm³，初始含水率5％。

3.如权利要求1所述的利用弹性波波速预测滑坡的新方法，其特征在于，所述小尺寸活动边坡模型的底部设有防滑的木条，小尺寸活动边坡模型长70cm，宽30cm，坡顶较长，坡角45°；

所述小尺寸活动边坡模型覆盖有基层与表层；基层的干密度为1.7g/cm³；表层竖直厚度为5～15cm，干密度为1.3g/cm³，初始含水率5％。

4.如权利要求3所述的利用弹性波波速预测滑坡的新方法，其特征在于，所述小尺寸活动边坡模型模拟中，首先施加连续降雨10min；

然后停止降雨，小尺寸活动边坡模型尾部在链动滑轮作用下抬高到40°。

5.如权利要求1所述的利用弹性波波速预测滑坡的新方法，其特征在于，所述相关信息包括弹性波波速随着含水率和变形的增大而减小；土体变形对弹性波波速减小的贡献比含水率大；临近破坏时，弹性波波速加速减小，发出滑坡警告。

6.如权利要求1所述的利用弹性波波速预测滑坡的新方法，其特征在于，所述大尺寸边坡模型长7.9m，高5m，宽9m，坡角40°，7.9m，高5m，宽9m；倾斜计和基于弹性波波速的灵敏、连续、远程和实时监测系统均布置在坡脚；装有电磁吸盘的小圆筒盒和一个接收器埋至混凝土坡脚，剩余4个接收器安装在边坡表面；倾斜计安装在长1m的木棍上，木棍插入边坡0.5m。

7.一种实施权利要求1所述利用弹性波波速预测滑坡的新方法的基于弹性波波速的灵敏、连续、远程和实时监测系统，其特征在于，所述基于弹性波波速的灵敏、连续、远程和实时监测系统包括：

弹性波发射器，通过钻孔安装在潜在滑动面下部，产生的弹性波传播至坡面上的接收器；

单片机，与弹性波发射器连接，用于消除弹性波随机信号噪声，提高信号的信噪比，在一次通电输入时自动产生多个重复脉冲，在短时间内接收到多个重复信号，最后将这些信号进行叠加；

无线通信设备，与单片机连接，将弹性波数据发送给数据服务器，计算出实时的弹性波波速。

8.如权利要求7所述的基于弹性波波速的灵敏、连续、远程和实时监测系统，其特征在于，弹性波发射器和接收器分别采用电磁阀和压电振动传感器；电磁阀包括缠绕在铁芯上的螺线管线圈；

电磁阀搁置在塑料圆筒盒内，埋入小尺寸固定边坡模型或小尺寸活动边坡模型的基层表面；

弹性波接收器中的一个与塑料圆筒盒接触，剩余4个接收器布置在小尺寸固定边坡模型或小尺寸活动边坡模型的表层坡面上，测量弹性波的传播时间。

9.如权利要求8所述的基于弹性波波速的灵敏、连续、远程和实时监测系统，其特征在于，弹性波发射器和接收器或采用电磁吸盘和地震接收器。

10.一种搭载权利要求7所述基于弹性波波速的灵敏、连续、远程和实时监测系统的利用弹性波波速预测滑坡设备，其特征在于，所述利用弹性波波速预测滑坡设备包括土壤水分计、倾斜计、基于弹性波波速的灵敏、连续、远程和实时监测系统弹性波监测系统和降雨模拟器；

倾斜计通过固定在钢条上插入表层土中；

土壤水分计和倾斜计连接数据采集器；

基于弹性波波速的灵敏、连续、远程和实时监测系统弹性波监测系统和降雨模拟器均通过信号连接数据采集器。