土中水分迁移AHFO监测方法及其应用研究
发布时间：2021-01-29 09:48
水分场是影响岩土体工程性质的一个重要因素,其分布特征和变化规律是岩土与地质工程领域中长期研究的重要课题。由于土中水分场随环境的变化而变化,对土中水分场的原位监测十分重要。论文基于拉曼散射光的时域反射技术（ROTDR）,采用了一种基于内加热型碳纤维光缆的土中水分场AHFO法原位监测系统,通过理论分析、室内试验和现场测试,比较系统地论证了这一系统监测土中水分场的可行性和准确性,并取得了如下成果:1.完善了基于内加热型碳纤维光缆的土中水分场分布式原位监测系统（简称AHFO）,详细介绍了 AHFO的测量原理、模块组成和操作说明。2.设计了室内模型试验,采用AHFO法对三种不同方向的渗流方式以及二种土质的水分迁移进行了试验研究。实测了砂土和黏土的非饱和渗流,含水率空间分辨率达2cm,观察到了水分绕过土壤基质,只通过少部分土体快速向下运移的“优先流”现象。3.设计了室外土中水分场的AHFO法原位测试试验方案,分析了多组模拟降雨情况下土中水分场的变化规律,观察到了土壤从非饱和到饱和的含水率变化全过程,证实了 AHFO法原位测试的良好效果。4.采用AHFO法,研究了土中水分在定水头作用下垂直向上入渗的...
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 水分场监测技术研究现状
1.2.1 破坏性测量方法
1.2.2 接触式测量方法
1.2.3 非接触式测量
1.3 水分监测的需求和发展方向
1.4 论文结构及研究内容
第二章 AHFO法监测系统
2.1 DTS测温原理
2.2 AHFO法监测原理
2.3 测温传感器的制作
2.4 AHFO法监测系统
2.4.1 监测系统的组成
2.4.2 监测模块介绍
2.4.3 监测系统技术指标
2.4.4 监测步骤
2.5 AHFO监测系统影响因素分析
2.5.1 土壤的性质
2.5.2 AHFO布设工法
2.5.3 土壤与AHFO的耦合性
2.5.4 环境温度
2.5.5 AHFO法的长期稳定性
2.5.6 其他影响因素
2.6 AHFO监测系统的率定
第三章 AHFO法室内试验
3.1 试验目的
3.2 试验方案
3.3 试验实施
3.4 试验结果与分析
3.4.1 温度特征值与含水率的关系
3.4.2 降雨情况下土壤水分入渗剖面
3.4.3 砂土定水头水分入渗试验
3.4.4 砂土定水头水分逆向入渗
3.4.5 黏土定水头下渗试验
3.5 本章小结
第四章 AHFO法现场试验
4.1 试验目的
4.2 试验方案
4.3 试验实施
4.4 模拟降雨试验结果与分析
4.5 本章小结
第五章 Green-Ampt模型参数的修正
5.1 GA理论模型
5.2 AHFO室内试验GA模型分析
5.2.1 计算结果
5.2.2 误差分析
0参数的修正"> 5.3 K0参数的修正
5.3.1 土水特征曲线模型
5.3.2 Van Genuchten经验函数
0的取值"> 5.3.3 K0的取值
5.4 修正后的GA模型计算结果
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 创新点
6.3 不足与展望
参考文献
攻读硕士学位期间研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Performance evaluation of two types of heated cables for distributed temperature sensing-based measurement of soil moisture content[J]. Dingfeng Cao,Bin Shi,Honghu Zhu,Kun Zhu,Guangqing Wei,Kai Gu. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2016(02)
[2]土壤优先流模型理论与观测技术的研究进展[J]. 盛丰,张利勇,吴丹. 农业工程学报. 2016(06)
[3]酒精灼烧法快速测定混凝土用集料的含水率试验研究[J]. 张涛,张辉,党玉栋,杨正宏. 混凝土. 2015(09)
[4]Green-Ampt模型渗透系数取值方法研究[J]. 吕特,张洁,薛建峰,黄宏伟,于永堂. 岩土力学. 2015(S1)
[5]Mualem模型中的饱和导水率修正研究[J]. 张昊,顾强康,张仁义. 水土保持通报. 2015(03)
[6]晋陕蒙接壤区露天矿不同质地土壤水分运动特征与模拟[J]. 吴奇凡,樊军,王继军. 煤炭学报. 2015(05)
[7]关于非饱和渗透理论中的几项基本问题的剖析[J]. 张平,王聪,谢长青,吴昊. 沈阳大学学报(自然科学版). 2014(05)
[8]土体含水率测量方法研究进展及比较[J]. 常丹,李旭,刘建坤,陈曦. 工程勘察. 2014(09)
[9]基于C-DTS的土壤含水率分布式测定方法研究[J]. 曹鼎峰,施斌,严珺凡,魏广庆. 岩土工程学报. 2014(05)
[10]TDR水分计标定试验分析[J]. 冷艳秋,林鸿州,刘聪,乔建伟. 工程勘察. 2014(02)
博士论文
[1]库岸边坡多场光纤监测技术与稳定性评价研究[D]. 孙义杰.南京大学 2015
[2]流形学习与稀疏表示在模式识别中的应用[D]. 邢向磊.南京大学 2013
[3]非饱和土壤渗透特性及饱和入渗机理试验研究[D]. 梁爱民.大连理工大学 2008
[4]蓄水坑灌条件下土壤水分运动特性的试验研究[D]. 马娟娟.西安理工大学 2005
硕士论文
[1]土壤含水率分布式光纤测量试验研究[D]. 曹鼎峰.南京大学 2014
[2]新型非饱和土稳态渗流试验装置的研制[D]. 赵晓霞.大连理工大学 2010
[3]基于TDR的土壤水分动态变化规律研究[D]. 张建兵.新疆大学 2010
[4]基于激光二极管光源的近红外水分仪的研制[D]. 肖颖.江苏大学 2009
[5]分布式拉曼光纤温度传感系统的研究[D]. 徐子珩.华中科技大学 2009
本文编号：3006683
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 水分场监测技术研究现状
1.2.1 破坏性测量方法
1.2.2 接触式测量方法
1.2.3 非接触式测量
1.3 水分监测的需求和发展方向
1.4 论文结构及研究内容
第二章 AHFO法监测系统
2.1 DTS测温原理
2.2 AHFO法监测原理
2.3 测温传感器的制作
2.4 AHFO法监测系统
2.4.1 监测系统的组成
2.4.2 监测模块介绍
2.4.3 监测系统技术指标
2.4.4 监测步骤
2.5 AHFO监测系统影响因素分析
2.5.1 土壤的性质
2.5.2 AHFO布设工法
2.5.3 土壤与AHFO的耦合性
2.5.4 环境温度
2.5.5 AHFO法的长期稳定性
2.5.6 其他影响因素
2.6 AHFO监测系统的率定
第三章 AHFO法室内试验
3.1 试验目的
3.2 试验方案
3.3 试验实施
3.4 试验结果与分析
3.4.1 温度特征值与含水率的关系
3.4.2 降雨情况下土壤水分入渗剖面
3.4.3 砂土定水头水分入渗试验
3.4.4 砂土定水头水分逆向入渗
3.4.5 黏土定水头下渗试验
3.5 本章小结
第四章 AHFO法现场试验
4.1 试验目的
4.2 试验方案
4.3 试验实施
4.4 模拟降雨试验结果与分析
4.5 本章小结
第五章 Green-Ampt模型参数的修正
5.1 GA理论模型
5.2 AHFO室内试验GA模型分析
5.2.1 计算结果
5.2.2 误差分析
0参数的修正"> 5.3 K0参数的修正
5.3.1 土水特征曲线模型
5.3.2 Van Genuchten经验函数
0的取值"> 5.3.3 K0的取值
5.4 修正后的GA模型计算结果
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 创新点
6.3 不足与展望
参考文献
攻读硕士学位期间研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Performance evaluation of two types of heated cables for distributed temperature sensing-based measurement of soil moisture content[J]. Dingfeng Cao,Bin Shi,Honghu Zhu,Kun Zhu,Guangqing Wei,Kai Gu. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2016(02)
[2]土壤优先流模型理论与观测技术的研究进展[J]. 盛丰,张利勇,吴丹. 农业工程学报. 2016(06)
[3]酒精灼烧法快速测定混凝土用集料的含水率试验研究[J]. 张涛,张辉,党玉栋,杨正宏. 混凝土. 2015(09)
[4]Green-Ampt模型渗透系数取值方法研究[J]. 吕特,张洁,薛建峰,黄宏伟,于永堂. 岩土力学. 2015(S1)
[5]Mualem模型中的饱和导水率修正研究[J]. 张昊,顾强康,张仁义. 水土保持通报. 2015(03)
[6]晋陕蒙接壤区露天矿不同质地土壤水分运动特征与模拟[J]. 吴奇凡,樊军,王继军. 煤炭学报. 2015(05)
[7]关于非饱和渗透理论中的几项基本问题的剖析[J]. 张平,王聪,谢长青,吴昊. 沈阳大学学报(自然科学版). 2014(05)
[8]土体含水率测量方法研究进展及比较[J]. 常丹,李旭,刘建坤,陈曦. 工程勘察. 2014(09)
[9]基于C-DTS的土壤含水率分布式测定方法研究[J]. 曹鼎峰,施斌,严珺凡,魏广庆. 岩土工程学报. 2014(05)
[10]TDR水分计标定试验分析[J]. 冷艳秋,林鸿州,刘聪,乔建伟. 工程勘察. 2014(02)
博士论文
[1]库岸边坡多场光纤监测技术与稳定性评价研究[D]. 孙义杰.南京大学 2015
[2]流形学习与稀疏表示在模式识别中的应用[D]. 邢向磊.南京大学 2013
[3]非饱和土壤渗透特性及饱和入渗机理试验研究[D]. 梁爱民.大连理工大学 2008
[4]蓄水坑灌条件下土壤水分运动特性的试验研究[D]. 马娟娟.西安理工大学 2005
硕士论文
[1]土壤含水率分布式光纤测量试验研究[D]. 曹鼎峰.南京大学 2014
[2]新型非饱和土稳态渗流试验装置的研制[D]. 赵晓霞.大连理工大学 2010
[3]基于TDR的土壤水分动态变化规律研究[D]. 张建兵.新疆大学 2010
[4]基于激光二极管光源的近红外水分仪的研制[D]. 肖颖.江苏大学 2009
[5]分布式拉曼光纤温度传感系统的研究[D]. 徐子珩.华中科技大学 2009
本文编号：3006683
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