基于磁电效应的岩土体深部位移三维监测技术研究

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我国复杂的地质条件致使地质灾害频发,地质灾害监测技术及监测装置的研究为防灾减灾提供理论和数据支持。岩土体发生滑坡、坍塌等地质灾害时其内部必定会发生相对位移产生裂缝。岩土体深部位移监测作为地质灾害监测最为重要的一部分,为地质灾害监测及预警预报提供准确、有效的数据支持。针对目前现有的岩土体深部位移监测技术的不足,如适用场合、测量范围、安装困难以及耐用性等,本文基于互感效应、霍尔效应和重力测斜等理论原理,结合数据分析及数学建模等手段,提出了基于磁电效应的岩土体深部位移三维监测技术,实现岩土体深部位移三维的实时监测。本文的主要研究内容及成果如下:(1)分析现有深部位移监测技术的优缺点,为降低现有监测技术的局限性,研究互感效应、霍尔效应以及姿态测量等原理,提出融合互感效应和霍尔效应的磁电感应深部位移监测技术。(2)针对测量原理和复杂的岩土体深部环境,为尽可能增大测量范围,通过实验对传感器选型,且设计测量装置的结构。该结构可使测量装置在地下环境中稳定、长期工作。主要设计了永磁体和霍尔传感器的安装装置,如此方便测量装置的组装以及增加结构的稳定性,保证测量模型的实验性。(3)设计数据采集实验。搭建实验装置,编写用于控制实验运动平台及采集数据的上位机软件,进行试验并采集实验数据。(4)利用数值分析方法建立位移测量模型并设计测量模型验证实验。根据互感效应、霍尔效应原理,建立互感电压Ur、霍尔电压Uh和倾斜角θ0与位移量(ΔR,ΔZ)之间的关系模型。实验验证测量模型,根据实验结果可知,水平位移和垂直测量误差的绝对值均为1.5mm,水平位移测量范围为0-60mm,垂直位移测量范围为0-60mm。最终的研究结果表明,本文所研究的测量系统能有效的实时监测岩土体深部位移三维情况。
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