發(fā)布時(shí)間：2020-07-08 17:57

【摘要】：混凝土面板堆石壩作為一種現(xiàn)代壩型,具有取材便捷、造價(jià)低、工期短、工藝簡(jiǎn)單、安全可靠、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),經(jīng)過多年的科學(xué)研究和施工實(shí)踐其技術(shù)已經(jīng)日趨成熟,呈現(xiàn)活躍、迅速的發(fā)展態(tài)勢(shì)。近些年,一批混凝土面板堆石壩在雅魯藏布江、大渡河、雅礱江、金沙江等西南地區(qū)的河流上的相繼開發(fā)。隨之而來的混凝土面板堆石壩的安全穩(wěn)定問題也日益突出。由于混凝土面板堆石壩面板出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫、面板間接縫位移過大等問題引發(fā)的安全事故時(shí)有發(fā)生。因此,針對(duì)混凝土面板堆石壩特點(diǎn),通過實(shí)驗(yàn),研究光纖-裂縫位移以及光纖-脫空位移的傳感機(jī)理,探索面板壩接縫位移和面板脫空位移的監(jiān)測(cè)技術(shù),對(duì)及時(shí)掌握面板壩安全性態(tài),確保面板壩安全具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文在分析傳統(tǒng)的光纖彎曲損耗傳感原理的基礎(chǔ)上,通過對(duì)光纖傳感技術(shù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、理論推導(dǎo)并結(jié)合實(shí)驗(yàn)等手段,對(duì)基于光時(shí)域反射儀(OTDR)的混凝土面板堆石壩接縫變形監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行了研究,主要研究?jī)?nèi)容:(1)闡述了單模光纖(G652D)的結(jié)構(gòu)特性、傳統(tǒng)光纖彎曲損耗位移傳感機(jī)理;提出了一種線性大量程的光纖彎曲損耗位移傳感原理,從理論上證明了該原理的可行性并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證;通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合了 G652D單模光纖在光源工作波長為1310nm以及1550nm下光纖彎曲半徑與單位長度光纖彎曲損耗的經(jīng)驗(yàn)公式,提高了該傳感原理的實(shí)用性。(2)基于線性大量程光纖彎曲損耗原理設(shè)計(jì)了兩種接縫變形監(jiān)測(cè)的傳感器,通過理論推導(dǎo)得出了傳感器的位移計(jì)算公式,并與實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定出的傳感器位移計(jì)算公式進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證；通過有機(jī)玻璃板模擬面板接縫位移的方法對(duì)傳感器各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試分析,并與常規(guī)位移傳感器的性能進(jìn)行了對(duì)比,證明了該兩種傳感器的可行性。(3)闡述了傳統(tǒng)的基于OTDR原理的分布式光纖監(jiān)測(cè)方法,分析了基于傳統(tǒng)OTDR分布式監(jiān)測(cè)方法中的不足的原因,提出了研究了基于OTDR的面板接縫變形準(zhǔn)分布式監(jiān)測(cè)方法,通過采用本文研制的兩種傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的可行性;研究了準(zhǔn)分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中過渡光纖對(duì)傳感器監(jiān)測(cè)精度的影響,得出了滿足測(cè)量要求的過渡光纖的最小長度;通過理論分析得出了該監(jiān)測(cè)方法中傳感器最大布置數(shù)量,并通過串聯(lián)光纖彎曲損耗環(huán)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TV641.43;TV698.11
【圖文】：

表 1-3 國內(nèi)混凝土面板堆石壩接縫位移監(jiān)測(cè)儀器數(shù)量統(tǒng)計(jì)Table 1-3 Monitoring and layout of joint displacement of China high concrete face rockfill dam andquantity of monitoring instruments壩名 壩高 H/m面板垂直縫監(jiān)測(cè)周邊縫位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)斷面數(shù) 測(cè)點(diǎn)總數(shù)水布婭 233 15 30 13猴子巖 223.5 7 24 20三板溪 185.5 7 20 12洪家渡 179.5 16 10天生橋一級(jí) 178 26 12吉林臺(tái)一級(jí) 157 9 35 11公伯峽 132.2 5 27 組 2 向 17 組 3 向圖 1-1 為水布埡混凝土面板堆石壩安全監(jiān)測(cè)布置圖[15]。由圖 1-1 可知，水布埡混凝土面板堆石壩在垂直縫布置了單向測(cè)縫計(jì)；在河床部位面板、面板與防浪墻、趾板間布置了二向測(cè)縫計(jì)；周邊縫布置了三向測(cè)縫計(jì)。

壩安全的誤判。因此，針對(duì)對(duì)混凝土面板堆石壩面板的門的傳感器，正確施工安裝，并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制，凝土面板堆石壩面板接縫變形到達(dá)一定限值時(shí)候，及，可以有效減小結(jié)構(gòu)失事發(fā)生的概率�，F(xiàn)狀接縫變形監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀凝土面板壩面板接縫變形監(jiān)測(cè)的傳感器主要分為差阻縫計(jì)三大類[17]。位移傳感器感器屬于較為傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)儀器，其基本結(jié)構(gòu)如圖 1-2：差動(dòng)電阻式儀器采用了兩根鋼絲，經(jīng)過預(yù)拉張緊交緣瓷子上，形成內(nèi)外兩圈。拉力的大小由儀器的最大到外界的拉、壓變形時(shí)，一根鋼絲受拉，電阻增加，

動(dòng)電阻儀器的電纜影響及長距離測(cè)量[19]。（2）振弦式位移傳感器振弦式位移傳感器是以拉緊的金屬弦作為敏感元件的諧振式位移傳感器[20]。當(dāng)結(jié)構(gòu)物發(fā)生變形時(shí)將會(huì)帶動(dòng)測(cè)縫計(jì)沿軸向產(chǎn)生拉力（ 壓力） 變化，通過前、后端座給振弦使其產(chǎn)生應(yīng)力變化，使振弦的振動(dòng)頻率改變。電磁線圈激振振弦并測(cè)量其振動(dòng)頻率信號(hào)經(jīng)觀測(cè)電纜傳輸至讀數(shù)裝置，即可測(cè)出被測(cè)結(jié)構(gòu)物的變形量[21]，同時(shí)可同量埋設(shè)點(diǎn)的溫度值。圖 1-3 為基康公司生產(chǎn)的 BGK4420 型振弦式裂縫計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖，是目前常用于面板接縫的傳感器。該傳感器主要由一個(gè)振弦式感應(yīng)元件構(gòu)成，該元件連接有一個(gè)經(jīng)理、消除應(yīng)力的彈簧，彈簧兩端分別與鋼弦、連接桿相連[22]。該傳感器封裝后可在（1.7MPa，特殊要求可定制）的壓力下操作。當(dāng)拉桿從傳感器殼體拉出，彈簧被拉起張力增加并被振弦感應(yīng)元件感知。由于振弦上的張力與拉伸成比，因此通過振弦讀測(cè)出的應(yīng)力變化來測(cè)量接縫的開合度。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李亞明;楊杰;程琳;馬鈺明;;齒輪傳動(dòng)型光纖彎曲損耗位移傳感器及其實(shí)驗(yàn)研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2018年02期

2 李明昊;程琳;李亞明;馬鈺明;楊杰;;U型纏繞式光纖彎曲損耗位移傳感器設(shè)計(jì)[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2018年06期

3 包騰飛;趙津磊;閻培林;張萬祝;;一種新型大量程裂縫光纖傳感器[J];中國科學(xué):技術(shù)科學(xué);2015年09期

4 尚劍寶;;面板堆石壩接縫位移的自動(dòng)監(jiān)測(cè)及分析[J];太原理工大學(xué)學(xué)報(bào);2015年04期

5 竇向賢;;猴子巖水電站高面板堆石壩設(shè)計(jì)[J];人民長江;2014年08期

6 陳楠;陳秀軍;張海柱;;安全監(jiān)測(cè)儀器檢驗(yàn)方法的探討[J];水利水電技術(shù);2013年10期

7 酈能惠;;中國高混凝土面板堆石壩性狀監(jiān)測(cè)及啟示[J];巖土工程學(xué)報(bào);2011年02期

8 羅志會(huì);王舟;;基于OTDR的螺旋型分布式光纖傳感器的研究[J];光通信研究;2011年01期

9 陳欣剛;吳怡;馬文鋒;;振弦式儀器在工程中監(jiān)測(cè)揚(yáng)壓力的應(yīng)用[J];水利信息化;2010年05期

10 趙志仁;徐銳;;國內(nèi)外大壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J];水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè);2010年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 李學(xué)金;光纖微彎傳感器及反射式強(qiáng)度調(diào)制光纖傳感器研究[D];天津大學(xué);2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 王浩杰;基于Android平臺(tái)的閘站工程安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];揚(yáng)州大學(xué);2016年

2 葉慧聰;大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與分析及其實(shí)現(xiàn)[D];湖南大學(xué);2010年

3 鄒丹丹;基于光纖宏觀彎曲損耗的射流壓力參量測(cè)量技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2008年

4 劉昆;光纖參數(shù)測(cè)試及其應(yīng)用研究[D];天津大學(xué);2007年

5 顧永明;面板堆石壩面板脫空問題分析方法研究[D];河海大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2746858