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分布式光纤传感器监测堤坝渗漏与形变试验研究

作　者: 雷华
导　师: 朱萍玉
学　校: 湖南科技大学
专　业: 机械工程
关键词: 分布式光纤传感堤坝渗漏与形变监测系统软件实验
分类号: TV698.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

堤坝渗漏与形变监测是对堤坝在汛期进行早期预警的重要手段。分布式光纤传感器以温差和应变识别为基础，在需要长距离和连续监测的堤坝形变、渗漏监测上有优势。针对分布式光纤传感器在堤坝渗漏与形变监测应用时的关键问题，进行理论分析和室内外试验研究。本论文涉及如下主要研究内容：（1）综述了堤坝渗漏、沉降、坍塌、变形等渗漏与形变的探测方法；根据分布式光纤传感技术的检测原理，探讨了传感光缆用于堤坝渗漏与形变监测的工作模式和布设方式。（2）研发了专门用于水利工程堤坝渗漏与形变监测预警系统软件，该系统软件基于DiTeSt光纤传感分析仪，建立了测试数据处理各功能模块。如建立数据文件模块用来存储监测的数据及文件；趋势预测模块根据监测的历史数据，采用移动平均法做趋势分析；分级预警模块通过与设定的阈值比较进行实时预警。（3）研究了弯曲半径对实际使用的传感光缆的温度和应变特性的影响。分析了传感光缆灵敏度及温度、应变交叉灵敏度的影响因素；以某型号的光缆为例，具体研究了不同弯曲半径对光纤温度、应变影响规律，确定了具体施工条件下的传感光缆弯曲半径，并设计了新颖的光纤弯曲曲率调整盒，以保证光缆在使用过程中的曲率半径。（4）在修建的室外试验堤上对搭建的系统进行了形变和渗漏的试验研究。在试验堤上，分别布设了分布式应变光纤传感器和温度光纤传感器，对所监测的数据用所开发的软件进行了初步的分析和处理，给出了结论。作为该系统的进一步拓展应用，在某防渗墙的工程施工中，对高度达30m的浇筑墙体的形变进行了监测试验。试验尝试有助于监测竖井类结构体的实际应用。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-21
  1.1 研究背景及意义  11-13
    1.1.1 研究背景  11-12
    1.1.2 研究意义  12-13
  1.2 堤坝渗漏与形变及监测简介  13-20
    1.2.1 堤坝渗漏与形变及出现原因  13-15
    1.2.2 堤坝渗漏与形变监测的内容  15
    1.2.3 堤坝渗漏与形变监测的方法  15-20
  1.3 论文的主要内容  20-21
第二章分布式光纤传感技术知识  21-39
  2.1 光纤结构及传感原理  21-25
  2.2 分布式光纤传感技术  25-31
    2.2.1 布里渊散射传感原理  25-30
    2.2.2 分布式光纤传感器技术特点  30-31
  2.3 基于光纤传感的堤坝渗漏与形变探测原理  31-37
    2.3.1 渗漏渗流与光纤的应变温度关系  31-32
    2.3.2 沉降坍塌与光纤的应力应变关系  32-34
    2.3.3 竖向结构与光纤的应变温度关系  34-37
  2.4 本章小结  37-39
第三章分布式光纤传感监测堤坝渗漏与形变软件设计  39-53
  3.1 DiTeSt分析仪介绍  39-41
  3.2 软件开发的背景  41-42
  3.3 软件开发技术方案  42-45
    3.3.1 开发工具及选择理由  42-43
    3.3.2 软件开发的技术方案  43-45
  3.4 软件设计具体实现  45-52
    3.4.1 软件模块流程图  45-48
    3.4.2 软件模块的设计  48-52
  3.5 本章小结  52-53
第四章传感光缆性能试验研究  53-67
  4.1 传感光缆的选择  53-56
  4.2 Ⅰ型光缆传感试验  56-61
    4.2.1 Ⅰ型光缆应变特性试验  56-59
    4.2.2 Ⅰ型光缆温度特性试验  59-61
  4.3 Ⅱ型光缆传感试验  61-63
    4.3.1 Ⅱ型光缆应变特性试验  61-62
    4.3.2 Ⅱ型光缆温度特性试验  62-63
  4.4 Ⅲ型光缆传感试验  63-66
    4.4.1 Ⅲ型光缆应变特性试验  63-64
    4.4.2 Ⅲ型光缆温度特性试验  64-66
  4.5 本章小结  66-67
第五章堤坝渗漏与形变监测现场试验  67-87
  5.1 现场试验准备  67-69
  5.2 现场试验方案  69-75
    5.2.1 试验堤坝工程概况  69-71
    5.2.2 测试光缆布设方案  71-74
    5.2.3 现场试验测试方案  74-75
  5.3 岗李工程试验及结果分析  75-82
    5.3.1 试验结果  75-78
    5.3.2 结果分析  78-82
  5.4 龙湖工程试验及结果分析  82-86
    5.4.1 试验结果  82-84
    5.4.2 结果分析  84-86
  5.5 本章小结  86-87
第六章总结与展望  87-89
  6.1 总结  87-88
  6.2 展望  88-89
参考文献  89-93
致谢  93-95
附录 A：攻读学位期间发表论文及成果  95
附录 B：攻读学位期间参与的科研项目  95

分布式光纤传感器监测堤坝渗漏与形变试验研究

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