冻土结构电阻率在防雷工程中的应用研究

摘要

国家标准《建筑物防雷设计规范》规定了预计雷击次数达到大于或等于0.06次/a且小于或等于0.3次/a的民用建筑物和大于或等于0.06次/a的一般性工业建筑物需要采取防雷击事故措施。目前采取较多的是电流测深法对防雷设施工频接地电阻进行测试。
　　进入冬季的东北地区由于冻土的存在使得传统接地检测难以实现，并且土壤电阻率发生跳变，使得防雷检测无法及时进行或接地电阻测试数据与雷暴季节实际数据偏差过大，由此引发的安全事故也屡屡发生。
　　本文针对冻土地区电阻率数值过大而无法准确地反映出防雷工程中真实的接地电阻值，着重进行了以下工作:
　　1.对土壤电阻率的影响因素和测量方法进行了分析比对，为建立冻土实验模型和确定实验测量方案提供理论基础。
　　2.通过对不同深度下冻土温度和含水量及其相应的冻土电阻率数据的实测，分别建立不同深度的冻土温度、冻土含水量和与冻土电阻率的回归模型，分析其与冻土电阻率的相关性和对冻土电阻率特性的影响。
　　3.建立冻土电阻率和冻土温度及冻土含水量耦合作用的回归模型，对比并确定5cm、15cm及25cm三种深度作用下的冻土温度和冻土含水量的最优回归模型，分析并得到模型中各预测变量的重要度。
　　4.通过对冻土和非冻土电阻率模型的拟合分析得到并建立冻土和非冻土间电阻率间的最优预测模型且在此基础上确定冻土和非冻土电阻率的估计公式。
　　5.应用流体力学软件Ansys和Fluent对土壤温度与土壤含水量随冻土融化过程中的实验过程进行数值模拟，并将数值模拟结果和实测结果进行对比分析。
　　本文主要通过分析土壤电阻率的影响因素，得到并验证冻土结构电阻率的计算公式以及建立冻土结构和未冻土结构时土壤电阻率之间的关系，为防雷工程中接地装置的正确设计提供依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文研究的背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 冻土学研究现状

1．2．2 冻土结构电阻率测量技术的发展现状

1．2．3 冻土在防雷接地中的研究现状

1．3 本文的研究内容

第2章 土壤电阻率的理论基础

2．1 土壤电阻率的理论基础

2．2 土壤电阻率的影响因素

2．3 土壤电阻率的测量方法

2．3．1 土壤试样分析法

2．3．2 电测深法

2．3．3 可控音频电磁探测法

2．4 本章小结

第3章 冻土结构电阻率特性的实验方法

3．1 实验模型建立

3．2 实验的仪器与材料

3．3 实验准备

3．4 实验方案

3．5 本章小结

第4章 实验数据的回归及相关性分析

4．1 数据处理及分析方法

4．2 单因素影响分析

4．2．1 冻土温度影响

4．2．2 冻土含水量影响

4．3 多因素影响分析

4．4 本章小结

第5章 冻土与非冻土电阻率的拟合及数值模拟验证

5．1 冻土与非冻土电阻率的拟合分析

5．1．1 多因素耦合作用下的冻土与非冻土电阻率拟合

5．1．2 冻土与非冻土电阻率公式的建立

5．2 数值验证

5．2．1 模型分析

5．2．2 模拟结果分析

5．3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢