[发明专利]一种基于弹性波波速的降雨型滑坡预警系统

说明书

本发明属于自然灾害防治技术领域，公开了一种基于弹性波波速的降雨型滑坡预警系统，设置有框架；压力室固定安装在所述框架内，透水石固定安在所述压力室的顶部，陶土板固定安装在所述压力室的底部，弯曲元对称安装在透水石和下表面和陶土板的上表面，压力传感器、示波器、信号放大器，嵌装在所述弯曲元内部。本发明的弹性波波速随着含水率的增大缓慢减小，而随着变形的增大急剧减小，临近失稳时，波速骤然减小；根据试验结果对含水率和变形导致弹性波波速减小可能的机制进行了解释，提出弹性波在波速骤然减小时发出滑坡预警。本发明为滑坡防灾减灾和预测预报提供新的方法和可靠的依据。

技术领域

本发明属于自然灾害防治技术领域，尤其涉及一种基于弹性波波速的降雨型滑坡预警系统。

背景技术

目前，降雨型滑坡是世界上最重要的地质灾害之一，随着信息技术的发展，滑坡早期预警系统由于其较低的环境和经济成本，已经逐渐进入人们的视野。特别是在一些大型滑坡案例中，由于传统的防治手段，如锚杆、挡土墙等，成本太高，无法实施。因此，开发一种简单、经济、实用的早期预警系统成为了最佳选择。早期预警系统是目前滑坡管理的有效替代方案，能够对滑坡指标进行早期检测，及时将可能受影响的居民疏散出易发生滑坡的区域。通过实时或近实时监测降雨和岩土体物理特性变化，可以对大范围自然山坡的滑动失稳进行预测预报。现行的滑坡预警方法均采用考虑土体物理性质变化的预警临界值，若土体的相关物理性质超过了规定的临界值，潜在受灾区域将会收到有可能发生滑坡的预警。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)传统的防治手段成本太高，无法实施。

(2)现行的滑坡预警设备均采用考虑土体物理性质变化的预警临界值，对于潜在受灾区有可能发生滑坡的预警效果差。

解决上述技术问题的难度在于：

目前降雨型滑坡预警系统主要基于边坡位移、降雨强度、土力学性质、降雨渗流、含水率、基质吸力和孔隙压力等参数的监测。但是，分散布置的传感器并不能有效地监测到潜在滑坡区域，因为这些传感器都只对自身附近的变形和含水率变化敏感。

解决上述技术问题的意义在于：

研究降雨入渗导致土体失稳过程中的弹性波波速的变化，揭示含水率和变形与弹性波波速的对应关系，获得含水率、变形与弹性波波速耦合关系，建立一套基于弹性波波速的降雨型滑坡预警方法。研究成果将为降雨诱发滑坡的预测和预警系统提供重要参考。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于弹性波波速的降雨型滑坡预警系统，通过监测弹性波波速的变化速率来监测边坡的稳定性。

本发明是这样实现的，一种基于弹性波波速的降雨型滑坡预警系统设置有框架。

压力室，固定安装在所述框架内。

透水石，固定安装在所述压力室的顶部。

陶土板，固定安装在所述压力室的底部。

弯曲元，对称安装在透水石和下表面和陶土板的上表面。

压力传感器、示波器、信号放大器，嵌装在所述弯曲元内部。

该装置能同步测试含水率、变形和弹性波波速的变化。在固定应力条件下进行了三轴注水试验，并从非饱和土试件底部注水，直至失稳破坏。如此加载模式模拟了降雨入渗边坡的潜在滑动面上的土单元所遵循的应力路径。注水过程中同时测量了S波和P波波速的变化规律。

进一步，所述压力室内部还安装有荷重计，所述荷重计通过转轴齿接驱动装置，所述驱动装置固定安装在框架的顶部。