复合光纤装置预警模型在滑坡监测中的试验研究

发布时间：2017-04-15 04:01

  本文关键词：复合光纤装置预警模型在滑坡监测中的试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国地质灾害频发,据统计每年由于滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害造成的经济损失巨大,人员伤亡惨重。近年来,随着监测手段的不断完善和监测仪器的多样化发展,我国在滑坡监测预报方面上已经取得了不少成就,提高了对滑坡等地质灾害预报的成功率,但近十年来的成功预报率平均仅3.76%。本团队基于光时域反射技术(Optic Time Domain Reflection)研发出了复合光纤装置(Composite Optic Fiber Transducer,简称COFT),对复合光纤装置在滑坡监测中的装置性能以及可行性等方面开展了一些研究,但是没有系统提出复合光纤装置在滑坡监测中的预警模型,也没有建立光纤微弯损耗变化值和相对位移量之间预报函数关系以及在滑坡监测中展开试验研究。基于此,笔者在导师的指导下,结合国家自然科学基金项目开展了相关研究,通过室内试验、数学拟合、数值模拟和模型试验,提出了复合光纤装置预警模型,建立预报函数,并且在滑坡试验中进行了实时预警监测研究,为后期复合光纤装置的应用和推广打下了必要的基础。完成的主要研究工作如下:(1)提出了复合光纤装置滑坡监测预警模型,开展了3次纯光纤蝴蝶结微弯调制机构拉伸试验,分析了蝴蝶结宽度变化和光纤位移量之间关系,探讨了光纤微弯损耗值和相对位移量的预报函数关系;(2)利用团队自制的直剪仪开展了6组复合光纤装置灌浆体直剪试验(砂浆比例分别为1:4、1:5、1:6,装置材质分别为PVC塑料板和EPS泡沫),对光纤微弯损耗变化值和相对位移量函数关系的适用范围进行修正,同时与团队之前的试验数据对比分析,验证了修正预报函数的可靠性和合理性;(3)在室内设计大型滑坡试验,用FLAC3D数值模拟分析不同滑移面状态下滑坡变形情况,为后续的复合光纤装置预警模型在滑坡试验中的验证做好准备;(4)结合数值模拟分析,在团队自制的大型模型试验箱中开展了2次滑坡试验,测得滑坡体土样的含水率、重度、c,?等参数。利用复合光纤装置、测斜仪、百分表等对滑坡变形进行监测,分析试验数据,为后续的复合光纤装置预警模型可靠性分析提供依据;(5)介绍复合光纤装置在滑坡监测中的工作原理,对比分析了修正预报函数、监测数据及数值模拟结果之间的关系和区别,检验复合光纤装置预报函数在滑坡监测中的可靠性,分析复合光纤装置预警模型在滑坡监测中的使用流程及其实时预警能力,和团队之前复合光纤装置滑坡监测试验对比,探究复合光纤装置预警模型在滑坡监测中的可靠性。
【关键词】：滑坡监测 复合光纤装置 预警模型 预报函数 光时域反射技术
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P642.22
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-13
• 主要符号13-14
• 1 绪论14-26
• 1.1 本文研究背景以及意义14-17
• 1.1.1 本文研究背景14-17
• 1.1.2 本文的研究意义17
• 1.2 国内外研究现状及问题提出17-23
• 1.2.1 滑坡监测研究现状17-18
• 1.2.2 光电传感技术在滑坡监测中的应用18-21
• 1.2.3 复合光纤装置的研究现状及展望21-23
• 1.3 本文研究内容以及技术路线23-25
• 1.3.1 本文主要内容24
• 1.3.2 本文研究的技术路线24-25
• 1.4 本章小结25-26
• 2 复合光纤装置预警模型的建立26-46
• 2.1 光纤传感原理26-28
• 2.1.1 光纤传感技术基础26-27
• 2.1.2 光纤微弯损耗监测原理27-28
• 2.2 复合光纤装置预警模型构成28-29
• 2.3 基于光纤蝴蝶结试验的预报函数建立29-36
• 2.3.1 试验目的29
• 2.3.2 试验材料和设备29-31
• 2.3.3 试验步骤31-32
• 2.3.4 试验结果及分析32-35
• 2.3.5 建立预报函数35-36
• 2.4 基于灌浆体直剪试验的预报函数修正36-44
• 2.4.1 试验目的36-37
• 2.4.2 试验材料和设备37
• 2.4.3 试验步骤37-38
• 2.4.4 试验结果及分析38-42
• 2.4.5 预报函数修正及验证42-44
• 2.5 本章小结44-46
• 3 滑坡试验的数值模拟46-60
• 3.1 模型试验设计及准备46-51
• 3.1.1 模拟箱以及边坡设计46-48
• 3.1.2 测量系统设计48-50
• 3.1.3 加载方案设计50-51
• 3.2 FLAC3D建模及模拟分析51-58
• 3.2.1 模型建立及参数选取51-52
• 3.2.2 接触面和结构单元52-54
• 3.2.3 施加荷载54-55
• 3.2.4 两种滑移面情况的模拟分析55-58
• 3.3 本章小结58-60
• 4 复合光纤装置预警模型的试验验证60-76
• 4.1 第一次模型试验60-65
• 4.1.1 边坡模型建立60-61
• 4.1.2 监测仪器设备安装、连接与调试61-63
• 4.1.3 试验过程63-64
• 4.1.4 试验结果与分析、改进64-65
• 4.2 第二次模型试验65-73
• 4.2.1 试验准备以及过程65-66
• 4.2.2 试验结果与数据分析66-73
• 4.3 本章小结73-76
• 5 复合光纤装置预警模型可靠性分析76-88
• 5.1 复合光纤装置及其滑坡监测工作原理76-79
• 5.2 复合光纤装置预报函数可靠性分析79-85
• 5.2.1 试验数据和数值模拟对比分析79-81
• 5.2.2 修正预报函数和试验数据对比分析81-84
• 5.2.3 三者之间对比分析84-85
• 5.3 预警模型在滑坡监测中的可靠性分析85-87
• 5.4 本章小结87-88
• 6 结论与展望88-90
• 6.1 结论88
• 6.2 展望88-90
• 致谢90-92
• 参考文献92-96
• 附录96
• A. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目96

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  本文关键词：复合光纤装置预警模型在滑坡监测中的试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：307530