含水率是土壤的基本物理參數,也是評價土體工程性質的基本物理量。然而目前還缺少長距離、大面積的現場測量方法,影響了區(qū)域土的生態(tài)環(huán)境與工程地質研究。基于拉曼散射光的時域反射技術(ROTDR),突破了傳統(tǒng)的點式測量技術的局限,實現了對巖土體溫度場的分布式實時測量,通過對溫度場的連續(xù)測量還可以間接測量巖土體中的其它物理信息。本文提出了一種基于ROTDR內加熱型碳纖維光纜的分布式原位測量土壤含水率的方法(DWS),通過理論分析、工藝設計、室內試驗和現場測量,比較系統(tǒng)地論證了該方法測量土壤含水率的可行性,并取得了如下成果：1、對目前土壤含水率主要的測量方法和技術進行了評述,并對各項技術的優(yōu)缺點進行了分析,在此基礎上,介紹了一種基于ROTDR的內加熱型碳纖維光纜分布式測溫系統(tǒng)(DWS)。2、從理論上推導了線性熱源加熱過程中溫度變化量與周圍介質熱導系數的關系,總結出了影響土壤熱導特性的各種因素,主要包括含水率、干密度和粉粒含量。3、提出了一種基于DWS的土壤含水率分布式原位測量的方法,介紹了這一方法的基本原理；提出了溫度特征值(Tt)的概念,并介紹了確定Tt的方法；建立了Tt與土壤含水率之間關系；通過...

【文章頁數】：73 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 土壤含水率測量技術研究現狀
    1.2 分布式測量土壤含水率的重要性
    1.3 DTS技術及其應用
    1.4 主要研究內容
第二章 DTS與內加熱型光纜
    2.1 DTS的基本原理
    2.2 DTS中已應用的加熱光纜
        2.2.1 金屬絲加熱型光纜
        2.2.2 碳纖維電熱線纜
    2.3 碳纖維絲內加熱型光纜
        2.3.1 碳纖維絲內加熱型光纜結構
        2.3.2 碳纖維絲內加熱型光纜加熱方法
    2.4 本章小結
第三章 基于DWS的土壤含水率分布式測量原理
    3.1 基本原理
    3.2 土壤熱傳導性的影響因素
    3.3 土壤熱導性與含水率之間關系
    3.4 線型熱源加熱過程中熱傳導理論
    3.5 光纜溫度特征值的定義
    3.6 光纜溫度特征值與土壤含水率之間關系
    3.7 本章小結
第四章 土壤含水率DWS測量系統(tǒng)設計
    4.1 加熱子系統(tǒng)設計
    4.2 傳感子系統(tǒng)設計
    4.3 溫度解調子系統(tǒng)設計
    4.4 數據處理子系統(tǒng)設計
    4.5 DWS集成
    4.6 本章小結
第五章 基于DWS室內試驗
    5.1 試驗目的
    5.2 試驗方案
        5.2.1 試驗模型
        5.2.2 試驗材料
        5.2.3 試驗最優(yōu)電壓選擇
        5.2.4 裝土容器尺寸確定
        5.2.5 試驗過程
    5.3 試驗結果與分析
    5.4 本章小結
第六章 DWS現場試驗
    6.1 試驗目的
    6.2 試驗方案
        6.2.1 試驗過程
        6.2.2 試驗材料基本參數
    6.3 試驗結果與分析
    6.4 誤差分析
    6.5 DWS優(yōu)點及適用范圍
    6.6 本章小結
第七章 滑坡DWS監(jiān)測系統(tǒng)可行性試驗研究
    7.1 試驗目的
    7.2 試驗方案
        7.2.1 試驗模型選擇
        7.2.2 試驗用土的基本參數
        7.2.3 試驗器材
        7.2.4 試驗裝置圖
        7.2.5 試驗過程
    7.3 試驗結果及分析
        7.3.1 滑坡中滑動面定位
        7.3.2 滑坡中滑體含水率分析
        7.3.3 地下水位和巖性分界面辨別分析
        7.3.4 邊坡穩(wěn)定性與含水率的關系討論
    7.4 滑坡DWS設計
    7.5 本章小結
第八章 總結及展望
    8.1 本文總結
    8.2 創(chuàng)新點
    8.3 展望
參考文獻
致謝



本文編號：3879020