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边坡工程监测理论与技术基础初步研究

作　者: 曹华峰
导　师: 袁晓铭
学　校: 中国地震局工程力学研究所
专　业: 岩土工程
关键词: 边坡监测监测特征量 BOTDR技术数值模拟
分类号: P642.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

我国是一个滑坡灾害极为频繁的国家,大型滑坡给人民生命财产和国民经济带来重大损失。随着传感技术的发展,一种分布式实时监测网络系统在其他工程领域得到初步应用。考虑到这种技术强大分布性的特点,也能将这种技术应用于边坡工程监测领域。本文对基于BOTDR技术的边坡监测系统基础理论进行初步研究,分析其技术要点,完成基于BOTDR光纤传感技术的监测系统框架构造,对实际应用中的若干关键问题提出解决方案,并对这些方案加以较为深入的分析和论证。本文研究内容具体包括以下几方面:1.调研边坡监测国内外发展现状,了解常用监测系统的基本组成、功能和关键技术,掌握目前各种传感技术的发展状况。2.深入学习边坡监测的基础理论,充分认识边坡失稳崩滑的机理和形态特征,总结边坡监测中坡体结构与监测特征量的对应关系。3.分析目前监测技术与监测系统的缺憾,找到当前边坡监测方向的几个切入点,系统学习基于BOTDR分布式光纤传感技术的监测理论并总结出技术要点。4.对基于BOTDR光纤传感技术的监测系统构成进行研究,完成其框架构建。5.通过借他人的多点加载试验,论证了从三维光纤监测网络得到边坡空间位移分布状态可能性。6.利用具体的工程监测实例,讨论利用数值模拟技术确定监测系统中空间监测区域的定位和监测精度问题。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-17
  1.1 研究背景与现状  11-15
    1.1.1 研究背景  11-13
    1.1.2 研究现状  13-15
  1.2 研究基本思路  15
  1.3 研究意义及目的  15-16
  1.4 本文主要研究内容  16-17
第二章边坡监测基本理论  17-35
  2.1 引言  17
  2.2 边坡坡体结构类型及失稳机理  17-29
    2.2.1 自然山坡类型划分及变形状态  17-19
    2.2.2 坡体结构类型分类和监测特征量的确定  19-27
    2.2.3 边坡变形失稳形态及特征  27-28
    2.2.4 坡体失稳变形阶段与机理  28-29
  2.3 边坡监测特征量的特点  29-30
  2.4 边坡变形监测与预报的关系  30-33
    2.4.1 滑坡时间预报阶段  30-31
    2.4.2 边坡位移监测资料的分析  31-32
    2.4.3 监测与预报的关系  32-33
  2.5 本章小结  33-35
第三章基于 BOTDR 应变监测的基本原理  35-49
  3.1 引言  35
  3.2 OTDR 技术的基本原理  35-36
  3.3 BOTDR 技术应变监测的基本原理  36-46
    3.3.1 BOTDR 技术概述  36-37
    3.3.2 频移与光纤拉伸应变的关系确定  37-44
    3.3.3 频移与光纤拉伸应变的关系验证  44-45
    3.3.4 温度与应变的同时监测（频移分离技术）  45-46
  3.4 关于距离分解度  46-48
  3.5 本章小结  48-49
第四章基于 BOTDR 边坡变形监测系统初步构建  49-59
  4.1 引言  49
  4.2 系统的总体结构  49-51
    4.2.1 监测系统的分类和设计原则  49-50
    4.2.2 监测系统的结构与构成  50-51
  4.3 系统各部分的主体功能  51-52
  4.4 虚拟仪器技术及其在 BOTDR 监测系统中的应用  52-54
    4.4.1 虚拟仪器技术  52-53
    4.4.2 基于虚拟仪器技术的边坡监测系统  53-54
  4.5 监测系统构建中涉及的几个关键问题  54-58
    4.5.1 坡体三维变形空间分布的确定  54-55
    4.5.2 基于数值模拟技术的网络布设方法  55-56
    4.5.3 系统中可视化和三维图形技术的应用  56-57
    4.5.4 健康诊断中预测预报模型选择与分析  57-58
  4.6 本章小结  58-59
第五章基于有限分布数据的边坡变形空间分布模拟  59-80
  5.1 引言  59
  5.2 用于坡面变形监测的实验模拟  59-69
    5.2.1 实验仪器及其参数  59-60
    5.2.2 光纤传感网络  60-61
    5.2.3 光纤传感网络布置及加载  61-66
    5.2.4 实验结果分析  66-68
    5.2.5 边坡监测工程的三维变形模拟  68-69
  5.3 用于坡面下不同深度点位移的实验模拟  69-75
    5.3.1 实验方案及光纤传感器布置  69-71
    5.3.2 实验加载及数据采集与处理  71-74
    5.3.3 实验数据分析  74-75
  5.4 实际应用中的几个问题  75-78
    5.4.1 光纤网铺设  75
    5.4.2 距离分解度的影响  75-76
    5.4.3 温度和湿度的影响及光纤的疲劳效应  76-77
    5.4.4 实际变形量计算  77-78
  5.5 本章小结  78-80
第六章数值模拟在边坡监测设计中的应用  80-96
  6.1 引言  80
  6.2 工程概况及模型建立  80-84
    6.2.1 工程概况及参数选用  80-82
    6.2.2 模型建立及分析思路  82-84
  6.3 静力初始平衡状态  84-88
    6.3.1 应力分析  84-85
    6.3.2 应变分析  85-86
    6.3.3 位移分析  86-88
  6.4 孔隙水稳定流动状态  88-90
    6.4.1 物理参数的设置和孔压边界设定  88-89
    6.4.2 渗流稳定后坝体的孔压分析  89-90
  6.5 坡面加压后的平衡状态分析  90-93
    6.5.1 应变分析  90-91
    6.5.2 位移分析  91-93
  6.6 边坡监测网络布设方法  93-94
  6.7 本章小结  94-96
第七章结语与展望  96-99
  7.1 主要工作和成果  96-98
  7.2 下一步工作设想  98-99
参考文献  99-103
致谢  103-104
作者简介  104

边坡工程监测理论与技术基础初步研究

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