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基于布里淵散射光纖傳感技術(shù)在邊坡監(jiān)測中的應(yīng)用
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資料類別
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化工建筑畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） |
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課程(專業(yè))
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大地測量與測量工程 |
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關(guān)鍵詞
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大地測量與測量工程|變形監(jiān)測 |
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適用年級(jí)
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大學(xué) |
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身份要求
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普通會(huì)員 |
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金 幣
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60 �。�金幣如何獲得？） |
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文件格式
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pdf |
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文件大小
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2063K |
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發(fā)布時(shí)間
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2013-09-03 09:04:00 |
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1 |
| 發(fā)布人 |
kj008 |
內(nèi)容簡介：
碩士學(xué)位論文 基于布里淵散射光纖傳感技術(shù)在邊坡監(jiān)測中的應(yīng)用，正文共60頁。
摘 要
中國幅員遼闊，地質(zhì)災(zāi)害種類繁多，極其復(fù)雜，是世界上發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害最嚴(yán)重的國家。隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，尤其近年來公路，水利，高鐵的快速發(fā)展，人工開挖的邊坡越來越多，對(duì)人類生存環(huán)境的危害程度越來越大，國家的很多工程項(xiàng)目，尤其像三峽水利樞紐工程這樣的項(xiàng)目建設(shè)運(yùn)營過程當(dāng)中，都會(huì)造成一定的地質(zhì)災(zāi)害，因此對(duì)邊坡的監(jiān)測就顯得極其有必要。 邊坡地質(zhì)災(zāi)害大部分發(fā)生在山區(qū)，針對(duì)邊坡地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測，監(jiān)測技術(shù)在國內(nèi)外已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)較高的水平，監(jiān)測內(nèi)容豐富，監(jiān)測方法較多，監(jiān)測儀器各種各樣，隨著電子及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，監(jiān)測技術(shù)方法逐漸向自動(dòng)化、高精度方向轉(zhuǎn)變，監(jiān)測儀器也在向性能佳、監(jiān)測范圍廣、智能化程度高發(fā)展。分布式光纖監(jiān)測傳感技術(shù)成為世界各國研究的熱點(diǎn)課題，國內(nèi)外都有將分布式光纖傳感技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)測項(xiàng)目的成功先例。
分布式光纖傳感技術(shù)具有抗電磁干擾、監(jiān)測距離長的優(yōu)點(diǎn)，而且能夠?qū)吰逻M(jìn)行全面的監(jiān)測。這些優(yōu)點(diǎn)都將使分布式光纖傳感技術(shù)得到更加廣泛的應(yīng)用。第一章詳細(xì)介紹了用于邊坡監(jiān)測的技術(shù)方式，及分布式光纖傳感系統(tǒng)在國內(nèi)外的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀光在光纖中傳播會(huì)產(chǎn)生受激布里淵散射，受激布里淵散射光的頻移與光纖的應(yīng)變及溫度變化有線性關(guān)系；第二章從分布式光纖傳感技術(shù)的基本原理出發(fā)，對(duì)光纖的特性及傳感器的原理進(jìn)行闡述，并對(duì)布里淵頻移與應(yīng)變和溫度的關(guān)系展開理論分析；第三章通過實(shí)驗(yàn)論證受激布里淵散射光的頻移與光纖的應(yīng)變和溫度變化量成線性關(guān)系，對(duì)光纖溫度補(bǔ)償辦法和光纖定位方法的研究進(jìn)行探討；第四章將分布式光纖傳感技術(shù)應(yīng)用于野三河跨越不穩(wěn)定邊坡監(jiān)測項(xiàng)目中，根據(jù)邊坡監(jiān)測環(huán)境的復(fù)雜特點(diǎn)，展開監(jiān)測方案的研究，包括光纖類型的選擇、光纖的鋪設(shè)及固定方式。在邊坡監(jiān)測中，實(shí)現(xiàn)光纖與邊坡的同步變形是邊坡監(jiān)測的基本要求，因此結(jié)合邊坡監(jiān)測的特點(diǎn)，分別闡述了植入式和粘貼式的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)在野三河不穩(wěn)定邊坡監(jiān)測項(xiàng)目中的實(shí)際監(jiān)測經(jīng)驗(yàn)，研究了分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)在運(yùn)營過程中存在的問題及解決辦法，并且將裂縫計(jì)與分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)同時(shí)應(yīng)用于邊坡監(jiān)測中，來探討彼此代表的兩種監(jiān)測方式的優(yōu)缺點(diǎn)。通過論文的相關(guān)研究，得到如下結(jié)論： (1)由于混凝土是現(xiàn)場澆筑的，澆注混凝土對(duì)光纖有一定的磨損，為了保證光纖植入的效果，澆筑混凝土必須在24小時(shí)之內(nèi)完成。固定光纖應(yīng)該與施工同時(shí)進(jìn)行，并且在澆筑混凝土之前就應(yīng)該把光纖鋪設(shè)完成，所以在澆注的時(shí)候盡量配合施工人員保護(hù)光纖，以免施工人員或者混凝土中的碎石造成光纖的折斷。
(2)光纖纖芯的主要材料是SiO2 ,惡劣的外界環(huán)境有可能將光纖折斷，所以在敷設(shè)光纖時(shí)應(yīng)該采用相應(yīng)的保護(hù)措施。在重要位置應(yīng)預(yù)先保留一定長度的光纖，既可以用作溫度補(bǔ)償，而且如果旁邊的光纖發(fā)生折斷情況，可以將此光纖用來修補(bǔ)。光纖的完好對(duì)監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)營至關(guān)重要。
(3)分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)中的光纖不能進(jìn)行單端測量，需要連成閉合回路才能有效。由于分布式光纖監(jiān)測儀器價(jià)格較高，而且儀器對(duì)工作環(huán)境的要求也高，尤其濕度太大會(huì)嚴(yán)重影響儀器的工作效率及壽命，另外光纖本身就可以傳輸信號(hào)，并不需要另外添加其他傳輸方式，所以盡量采用遠(yuǎn)程監(jiān)測的方式，布置更長的光纖將監(jiān)測系統(tǒng)接入滑坡區(qū)域外的監(jiān)測站內(nèi)工作。這樣既不會(huì)受到天氣及惡劣環(huán)境的影響，也減少了監(jiān)測人員的工作量和邊坡對(duì)工作人員的生命威脅，還能避免惡劣環(huán)境影響采集數(shù)據(jù)的精度。在對(duì)野三河邊坡實(shí)施監(jiān)測的一年時(shí)間當(dāng)中，通過光纖采用遠(yuǎn)程監(jiān)測的方式將監(jiān)測過程放置在農(nóng)戶門口。減少了外界人員對(duì)監(jiān)測系統(tǒng)的干擾，延長了監(jiān)測系統(tǒng)的壽命。
(4)通過實(shí)驗(yàn)測試監(jiān)測系統(tǒng)的誤差，監(jiān)測結(jié)果顯示絕對(duì)誤差在±100u ，雖然儀器的標(biāo)稱精度可以達(dá)到±25u ，但由于受到環(huán)境及人為影響產(chǎn)生一定的誤差，所以實(shí)際狀態(tài)下并沒有那么高的精度，但此精度絕對(duì)可以滿足野三河邊坡監(jiān)測的要求。
(5)為了監(jiān)測坡體的真實(shí)情況，分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)中的光纖必須與邊坡保持同步變形。分布式光纖監(jiān)測技術(shù)在我國處于應(yīng)用初期，光纖網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)方式、固定方式、數(shù)據(jù)處理并沒有統(tǒng)一，可根據(jù)實(shí)際的邊坡情況進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。所以先深入研究邊坡狀況，做出比較詳細(xì)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，然后再鋪設(shè)光纖。石質(zhì)邊坡比較適合在具有代表性的剖面刻槽并預(yù)埋混凝土，通過人工澆筑地梁的方式來埋設(shè)光纖。由于光纖比較脆，填土中存在部分較大的顆粒石子，容易造成光纖的斷裂，一般將光纖與柔性加固材料進(jìn)行糅合來進(jìn)行土質(zhì)邊坡的監(jiān)測。分布式監(jiān)測系統(tǒng)得到的直接物理量是應(yīng)變，為了更加形象的評(píng)估被監(jiān)測對(duì)象的安全程度，將應(yīng)變進(jìn)行轉(zhuǎn)化，然后對(duì)邊坡的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
(6)探索了裂縫計(jì)與分布式光纖聯(lián)合監(jiān)測邊坡的應(yīng)用方法。裂縫計(jì)的靈敏度比較高，精度達(dá)到0.01mm，可以非常精確的測量裂縫的變化量，但其只是單個(gè)存在，需要布設(shè)很多個(gè)裂縫計(jì)才能監(jiān)測邊坡的完整信息；分布式光纖傳感技術(shù)可以對(duì)邊坡進(jìn)行不間斷、分布式的監(jiān)測，但由于由空間分辨率只能達(dá)到10cm。野三河邊坡監(jiān)測中采用兩者聯(lián)合監(jiān)測的方法，將光纖鋪設(shè)于整個(gè)邊坡，來監(jiān)測邊坡的整體信息；在邊坡的關(guān)鍵位置安置裂縫計(jì)監(jiān)測獲得關(guān)鍵位置的裂縫變化情況。兩者的結(jié)合，既可避免裂縫計(jì)點(diǎn)式測量的不足，又可克服分布式光纖監(jiān)測空間分辨率不高的缺點(diǎn)。
關(guān)鍵字：邊坡；變形監(jiān)測；光纖傳感技術(shù)；PPP-BOTDA；光纖標(biāo)定
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