基于LabVIEW的隧道含水地质结构探测系统软件设计

摘要

隧道是人们利用地下的空间将工程置于地层内的一种建筑形式。随着一系列大规模隧道工程的建设，我国目前已成为世界上修建隧道数量最多、规模最大、发展速度最快的国家。然而，复杂的地质条件和频发的地质灾害一直威胁着隧道工程的安全。其中，突水、涌泥灾害已多次给隧道施工带来人员伤亡和财产损失，同时也对地表和隧址区的生态地质环境造成不可修复的伤害。因此，寻找一套行之有效的隧道地质探测方法，已经迫在眉睫。
　　自然电位法、电阻率法与时域激发极化法相结合进行探测可以有效地预测隧道前方含水结构的情况。这种组合探测可以实现参数的相互补偿、消除多解性，预测含水结构的存在、位置及含水量，为隧道施工提供可靠的地质信息。
　　另一方面，虚拟仪器是现代测试技术与仪器技术的发展方向。虚拟仪器以通用计算机作为仪器统一的硬件平台，充分利用通用计算机的性能优势，将传统仪器的功能与控制面板软件化。这样通用计算机的资源优势就能与传统仪器的专业化功能完美结合，形成“软件即仪器”的新型仪器。虚拟仪器的概念由美国国家仪器首先提出，由它推出的LabVIEW图形编程环境正是基于虚拟仪器的思想设计研发的，是虚拟仪器开发领域的主要编程环境。
　　本文课题正是基于LabVIEW开发环境，应用NI公司生产的集模拟电压采集、模拟电压输出、数字信号输出于一体数据采集设备，构建的一套适用于隧道含水地质结构探测系统的人机交互友好的虚拟仪器软件平台，用以保障隧道施工安全。本软件系统采用三种电法综合探测，克服了之前同类软件系统采集部分与供断电部分分别控制，断电时刻需靠数据反推的缺陷，进一步提高了探测的精确度和预报的可靠性。
　　本论文首先介绍了本课题的研究背景和领域发展现状。其次，分析了自然电位、电阻率法与时域激发极化法相结合的探测机理。再次，结合具体指标，进行整体设计方案。之后，以模块为单位，详细介绍了用户登录模块、打开文件模块、工程设置模块、测量设置模块、接地电阻模块、电阻率法模块和激发极化法模块，7大模块的软件实现方案。最后，本软件系统经过模拟测试阶段的不断调试、修改、优化，通过了现场测试的考验。系统性能稳定可靠，便于现场人员操控，满足设计需求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的目的和意义

1．2 国内外发展现状

1．3 主要研究内容及各章节安排

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 各章节安排

第二章 隧道含水地质结构探测方法介绍与系统整体方案设计

2．1 自然电位法探测含水地质结构简介

2．2 电阻率法探测含水地质结构原理与方法简介

2．2．1 电阻率探测含水地质结构原理

2．2．2 电阻率探测含水地质结构方法简介

2．3 时域激发极化法原理与应用

2．3．1 时域激发极化原理

2．3．2 时域激发极法的应用

2．4 组合探测分析

2．5 隧道含水地质结构探测系统整体方案设计

2．5．1 系统基本功能

2．5．2 系统具体指标

2．5．3 系统整体框架

2．6 本章小结

第三章 隧道含水地质结构探测系统软件设计与实现

3．1 系统软件需求分析

3．2 系统软件架构设计与实现

3．3 系统软件各模块详细设计与实现

3．3．1 用户登录模块

3．3．2 接地电阻模块

3．3．3 电阻率法模块

3．3．4 时域激发极化法模块

3．3．5 打开文件模块

3．3．6 帮助模块

3．4 本章小结

第四章 隧道含水地质结构探测系统测试

4．1 系统测试

4．1．1 软件系统功能测试

4．1．2 软件系统性能测试

4．1．3 系统测试结果与分析

4．2 软件系统安装文件生成

4．3 软件系统安装

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢