【摘要】：地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)和預(yù)警一直是國(guó)家地質(zhì)災(zāi)害防治工作的重要組成部分。地表和地下位移量是地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)的重要物理量,而平行螺旋傳輸線是一種用于測(cè)量巖土形變位移的傳感電纜,可以實(shí)現(xiàn)地表和地下形變位移的分布式測(cè)量。為了完善平行螺旋傳輸線形變測(cè)量機(jī)理,本課題對(duì)其理論和仿真進(jìn)行了重點(diǎn)分析,并設(shè)計(jì)了形變分布式測(cè)量系統(tǒng),對(duì)理論內(nèi)容進(jìn)行了實(shí)物驗(yàn)證,為實(shí)際應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ),具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)研究了國(guó)內(nèi)外在巖土形變監(jiān)測(cè)方面的主要技術(shù)方法,并對(duì)各種技術(shù)方法的特點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析,其中平行螺旋傳輸線由于自身可拉伸量大的特點(diǎn),在形變分布式測(cè)量領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)突出。(2)整體闡述了基于平行螺旋傳輸線的形變測(cè)量機(jī)理。平行螺旋傳輸線在拉伸后特性阻抗會(huì)產(chǎn)生變化,通過與時(shí)域反射技術(shù)的結(jié)合,可以測(cè)得平行螺旋傳輸線特性阻抗變化的位置和變化的大小,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)形變位移的分布式測(cè)量。(3)推導(dǎo)了平行螺旋傳輸線的分布電容、分布電感和特性阻抗公式。根據(jù)高斯定理分析發(fā)現(xiàn),隨著平行螺旋傳輸線拉伸量變大,其分布電容逐漸減小;根據(jù)畢奧-薩伐爾定律分析發(fā)現(xiàn),隨著平行螺旋傳輸線拉伸量變大,其分布電感逐漸增大;綜合得出,隨著平行螺旋傳輸線拉伸量變大,其特性阻抗逐漸增大。(4)仿真了平行螺旋傳輸線拉伸過程中電感和電容的變化。使用Maxwell軟件對(duì)平行螺旋傳輸線進(jìn)行了電磁場(chǎng)仿真,并對(duì)仿真結(jié)果和電磁場(chǎng)分布圖進(jìn)行了詳細(xì)分析,發(fā)現(xiàn)仿真結(jié)果與理論推導(dǎo)結(jié)果基本一致。(5)優(yōu)化和補(bǔ)充了整個(gè)測(cè)量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)了平行螺旋傳輸線的半自動(dòng)制作,增加了拉伸平臺(tái)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制,研發(fā)了整個(gè)系統(tǒng)的上位機(jī)軟件。(6)對(duì)平行螺旋傳輸線進(jìn)行了拉伸形變分布式測(cè)量實(shí)驗(yàn)和因素方差分析。多點(diǎn)定位測(cè)量精度能夠達(dá)到0.2級(jí),多點(diǎn)拉伸形變測(cè)量誤差小于3mm;環(huán)境溫度對(duì)測(cè)量會(huì)有顯著影響,測(cè)量中加入了溫度校準(zhǔn),濕度對(duì)測(cè)量無(wú)顯著影響。本課題的研究將理論分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了緊密聯(lián)系,進(jìn)一步明確了平行螺旋傳輸線的形變機(jī)理,給出了平行螺旋傳輸線的特性阻抗公式,分析了特性阻抗變化的過程,為平行螺旋傳輸線在拉伸形變分布式測(cè)量上的應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的理論基礎(chǔ),但平行螺旋傳輸線的制作精度還需要進(jìn)一步提高,預(yù)測(cè)模型可以進(jìn)一步優(yōu)化。
【圖文】：

過普通的遙感技術(shù)根本無(wú)法發(fā)現(xiàn)其土壤的形變位移，必須結(jié)合其它的監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行全面立體的監(jiān)測(cè)；圖 1.1(c)為搶險(xiǎn)救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，雖然我國(guó)的搶險(xiǎn)救災(zāi)能力較強(qiáng)，但在山體滑坡災(zāi)害面前，由于土壤濕度大，體積大，人一旦被掩埋就很難生還，因此能夠及時(shí)預(yù)警的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)才是最能保障人身安全的手段；圖 1.1(d)為新磨村的遇難者家屬抱頭痛哭的場(chǎng)景，，當(dāng)天早上全村僅有一戶有新生兒的家庭早早聽見了村后一千米遠(yuǎn)處山體開始滑落時(shí)的響聲，成功逃脫此次災(zāi)害，可見預(yù)警系統(tǒng)對(duì)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防的重要性。(a) 災(zāi)前的茂縣新磨村 (b) 災(zāi)后的茂縣新磨村

中國(guó)計(jì)量大學(xué)碩士學(xué)位論文人，仍失聯(lián) 27 人，其中包括 26 名群眾和 1 名在現(xiàn)場(chǎng)指揮轉(zhuǎn)移的鄉(xiāng)鎮(zhèn)干部；截至 2016 年 10 月 9 日，27 名失聯(lián)人員中被搜救出 19 人，但均被確認(rèn)無(wú)生命跡象，其余 8 人仍為失聯(lián)狀態(tài)。因此，在隱患點(diǎn)安裝能為人們提供更多逃生時(shí)間的預(yù)警系統(tǒng)是有必要的。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P694

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本文編號(hào)：2603742