容栅式地层抬动测量装置的研制

摘要

随着水利水电建设迅速发展,全国范围内水利工程的大量兴建,地质情况的愈加复杂都对大坝修建技术提出了更高的要求,作为水利大坝加固和防渗的主要手段的灌浆工程,关系到大坝的安全性和可靠性,因此,现阶段急需提高灌浆技术水平,满足项目施工的要求。
　　 流量(Q)、压力(P)、水灰比(W/C)三参数灌浆记录仪在国内大型水利水电工程中的广泛应用促进了灌浆技术的发展、推动了灌浆记录仪器的自动化、智能化,提高了灌浆工程的可靠性、经济性,它的出现契合了灌浆技术发展的要求,使灌浆作业更高效、更快捷。
　　 在充分肯定成绩的同时,我们也应根据施工中出现的新问题逐步改进和完善现有的设备。地层抬动参数是灌浆压力及地层裂隙发育情况的重要反映,抬动监测可有效提高灌浆施工效率,保证施工现场建筑物的安全。
　　 本文通过对地层抬动机理的分析、灌浆压力与地层抬动的关系,研制开发了容栅式地层抬动测量装置。
　　 首先介绍了容栅传感器的结构和工作原理,验证了容栅传感器测量地层抬动的可行性。之后介绍了仪器的硬件和软件的设计以及各项功能的实现,基于STC12C5A60S2的单片机系统在设计上综合运用了电子技术、微机原理、计算机软硬件技术等多学科知识。硬件设计方面综合考虑了芯片的性能特性、各个元器件的性价比、连接电路的可靠性和实用性。本系统的软件开发语言采用C51语言,软件采用模块设计法,包括数据采集模块、显示模块、键盘模块、串口通信模块等,确保了仪器功能的实现。
　　 本文的创新之处:实现了地层抬动的连续性测量,曲线打印功能直观、准确地反映了地层微位移动态变化过程,为下一步的灌浆作业提供了可靠依据。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 问题的提出

1.2 地层抬动测量装置国内外研究现状及发展趋势

1.2.1 研究现状

1.2.2 发展趋势

1.3 本文研究的创新点

1.4 本文研究的目的和主要内容

1.4.1 研究目的

1.4.2 研究主要内容

1.4.3 研究成果的意义

第二章 地层抬动的研究

2.1 地层抬动的产生

2.1.1 水力劈裂的形成

2.1.2 灌浆压力与地层抬动关系

2.1.3 浆液种类与地层抬动关系

2.2 地层抬动的监测

2.2.1 地层抬动监测现状

2.2.2 地层抬动监测存在的问题及解决方法

2.3 本章小结

第三章 容栅原理

3.1 容栅传感器概述

3.1.1 容栅传感器的分类

3.1.2 鉴相式容栅传感器工作原理

3.1.3 容栅传感器数显表结构和工作原理

3.2 容栅传感器测量地层微位移变化的可行性分析

3.3 容栅传感器信号采集原理

3.4 二次仪表与传感器数据接口原理

3.5 本章小结

第四章 地层抬动测量装置的硬件和软件设计

4.1 装置的总体设计

4.2 系统的硬件总体设计

4.3 系统的软件开发

4.4 系统具体开发流程

4.4.1 单片机的选型

4.4.2 键盘设计

4.4.3 液晶显示设计

4.4.4 打印机设计

4.4.5 串口通讯硬件设计

4.4.6 系统的抗干扰设计

4.4.7 系统其它功能的实现

4.5 本章小结

第五章 试验研究

5.1 装置的室内系统调试

5.2 容栅传感器现场误差测试

5.2.1 实验区地质概况

5.2.2 灌浆设计

5.2.3 容栅传感器误差测试试验

5.3 装置在现场的应用

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

主要参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果