TDR技术在地质中的应用
地质灾害监测系统
地质灾害安全监测系统(方-案-由-北-京-华-星-北-斗-智-控-提-供)地质灾害监测系统就是利用专用的测量仪器(GNSS和TDR设备)和方法对变形体(例如:易滑坡山体)的变形现象进行持续观测、对变形体变形性态进行分析和变形体变形的发展态势进行预测等的各项工作。
滑坡、崩塌体变形区域在短时间不会出现很大的位移,这种微小的位移是不能被人眼查别到的,但是这种小位移是可以通过北斗系统监测发现,通过在灾害体上安装放置固定的北斗监测设备,就可以实时发现灾害体的变形量,预测变形体长期的变化趋势,一旦灾害体位移超过了我们的预警值,监测系统就会发出预警信息,提示有关管理单位提前做好应急准备,避免灾害造成人员和财产损失。
系统组成监测项目滑坡的发生,受到多种因素影响,地下水活动、降雨是较为常见的诱发因素,是以需要对其进行自动监测。
而滑坡发生前,往往可以通过坡体、支护结构的位移迹象提前预警。
监测实景图山体表面位移监测山体表面位移监测是通过在坡顶和坡体建立观测墩,在观测墩上安放仪器设备,仪器设备24小时不间断的监测位置信息,从而实现对整个易滑坡坡体的位移监测。
山体表面位移监测是基于GNSS技术,GNSS技术用于表面位移监测具有全天候作业,几乎不受气候影响,测站间也不需通视,这就克服了传统监测方法对地理环境依赖很大的缺点。
监测系统组成位移监测设备施工安装1、选点或放样在选择连续运行的北斗基准站的位置时,原则如下:基准站距离测区3公里以为宜,尽量靠近数据传输网络;基准站基础应相对稳固,最好建在稳定的基岩上或冻土层以下2米;站点应选易于安置接收设备且视野开阔的位置,视场周围高度在10度以上不应有障碍物,以免北斗信号被吸收或遮挡;站点应该远离大功率无线电发射源(如电视台、微波站等),其距离最好不小于200m;远离高压输电线,其距离不得小于50m,以避免电磁场对北斗信号的干扰;站点附近不应有大面积水域或强烈干扰卫星信号接收的物体,以减弱多路径效应的影响;远离震动源(如铁路、公路等)50米以上;安置和保护北斗基准站设备。
概论地面塌陷监测技术
概论地面塌陷监测技术1引言近年来,随着岩溶区土地资源、水资源和矿产资源开发以及工程建设等人类活动作用的不断增强,由此引发的岩溶塌陷灾害频繁发生,造成的损失越来越大,已成为岩溶区城市的主要地质灾害,严重妨碍城市经济建设与发展。
岩溶塌陷的形成,通常必须具备三个条件[1]:下部有岩溶地层,有溶蚀的空间(溶洞或土洞),为地下水和塌陷物质提供存储场所或通道;上部有一定厚度的盖层,盖层可以是基岩,也可以是松散土层;其三是产生岩溶塌陷的主导因素-致塌作用力。
由于岩溶塌陷的产生在时间上具突发性,在空间上具隐蔽性[2],采取地面常规监测手段来监测预报岩溶塌陷的产生非常困难。
因此,选择有效的监测方法,对于岩溶塌陷的预测预报具有重要的意义。
2塌陷监测技术目前,岩溶土洞塌陷监测方法归纳起来可分为直接监测法和间接监测法两类[3]。
直接监测方法就是通过直接监测地下土体或地面的变形来判断地面塌陷的方法,如监测地面沉降、地面和房屋开裂等常规方法,以及地质雷达、浅层地震、高密度电法以及光导纤维(BOTDR)等监测地下土体变形的非常规方法。
间接监测方法主要有岩溶管道系统中水(气)压力的动态变化传感器自动监测技术。
由于塌陷具有突发性,经过多年的研究和实践发现,采用监测地面沉降、地面和房屋开裂的方法来监测塌陷,效果并不好,而采用地质雷达以及光导纤维等直接监测和岩溶管道系统中水(气)压力的动态变化传感器自动监测的间接监测技术所取得的效果较好。
2.1直接监测方法2.1.1地质雷达监测技术[4](1)监测原理地质雷达的工作原理由发射天线向地下发射高频电磁波,通過接收天线接收从地下不同电性界面上反射回来的信号,该方法适用于探索洞穴,不宜用来监测地面塌陷。
2.1.2浅层地震根据利用地震波的类型不同,浅层地震基本的方法有反射波法、折射波法、面波法。
浅层地震法在监测地面塌陷时用得较少,主要由于地震波场复杂,而且不能动态实时连续化监测。
2.1.3高密度电法高密度电阻率法在国外称为多电极电阻率法,与常规电阻率法没有本质的区别,只是实现了野外测量数据的快速、自动和智能化采集。
滑坡监测的方法简述
滑坡监测方法简述及新进展姓名:高峰班级:土木(岩土)10指导教师:田雨泽滑坡监测方法简述及新进展摘要:介绍了滑坡监测的内容,以及一些常用的滑坡监测技术方法。
本文着重介绍了近些年不断发展的GPS监测系统、分布式光纤传感器、TDP测试技术、无线传感器在滑坡形监测中的应用。
并且指出了不同滑坡监测方法的适用范围和相应的优缺点。
关键词:滑坡;滑坡监测;GPS系统; TDR监测;分布式光纤传感器;无线传感器;1 引言滑坡是指斜坡上的土体或岩体,受河流冲刷、地下水活动、地震及人工切坡等因素的影响,致使部分或全部土体(或岩体)在重力作用下,沿着地面软弱面(或软弱带)整体地或分散地顺坡向下滑动的地质现象。
我国是地质灾害多发国家之一,尤以滑坡灾害的影响最为严重。
据不完全统计,中国有70多座城市和460多个县市受到滑坡灾害的威胁及危害,平均每年至少造成15-23亿元的经济损失。
如果能够对滑坡进行监测, 实现滑坡危害的早期预报, 就可以最大限度地减少和防止滑坡所造成的损失。
因此, 监测既是滑坡调查、研究和防治工程的重要组成部分,又是崩塌滑坡灾害预测预报信息获取的一种有效手段。
2 滑坡监测的内容滑坡动态监测的内容包括滑坡变形监测、建筑物变形监测、地下水动态监测和滑坡推力实测。
目前,国内外滑坡动态监测的技术方法已经发展到一个较高水平,已由过去的人工监测逐渐过渡到仪器检测,并正向高精度的自动化遥测系统发展。
监测仪器也在不断更新,随着计算机技术和测量技术的不断发展,激光测距仪和高精度电子经纬仪等先进设备,正在逐步成为滑坡动态监测的新手段。
3 滑坡监测的方法从滑坡的监测内容来看,滑坡监测应该是由多种监测方法相结合的。
对于不同的监测目的、不同的滑坡发育阶段及不同的滑坡类型所选择的滑坡监测方法也不同。
目前滑坡动态监测中使用的技术大致可归纳为宏观简易地质检测法、大地精密测量法、设站观测法、仪器仪表监测法和综合自动遥测法。
3.1 宏观简易地质检测法这种方法主要是对滑坡发育过程中的各种迹象,如地裂隙、房屋、泉水动态等进行定期监测、记录,掌握滑坡的动态变化和发展趋势。
非煤矿山边坡稳定性分析报告
非煤矿山边坡稳定性分析报告
随着科技水平的日益提高,从坡表变形监测到坡体内部空间非接触、全遥控、高智能、高精度的综合监测技术应用是未来边坡监测的发展趋势。
作为一种时空动态监测方法,近年来声发射(微震)监测技术能够及时发现岩体内部破裂,可作为评价岩体稳定性的重要监测工具。
通过运用声发射监测系统,人们己经实现了声发射区域监测、声发射源的位置定位,实时在线监测等功能。
从而在工程的稳定性评价、预测预报大面积地质灾害等方面取得了可喜的成就。
美国、加拿大、澳大利亚、前苏联等国家早在70年代就把微震监测方法应用于矿山岩爆等灾害预测,国内徐州矿务局三河间等煤矿、凡口铅锌矿等冶金矿山针对岩爆或冲击地压也进行了微震监测研究。
岩石声发射技术在边坡监测方面的应用刚刚起步,文献用声发射和位移桩相结合监测边坡的稳定性,并根据声发射事件密度确定滑坡临界值。
从目前边坡监测分析来看,国内外采用的传统的监测仪器和方法有:
(1)坡表大地测量(经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪等);
(2)GPS监测;
(3)位移计:
(4)红外遥感监测法;
(5)激光微小位移监测:
(6)合成孔径雷达干涉测量(SARinterferOmetry,INSAR)
(7)时间域反射测试(TDR)技术;
(8)坡体内部的钻孔倾斜仪、锚索测力计和水压监测仪等;
(9)声发射监测技术等。
但这些边坡监测系统中,主要是对边坡的外表进行监测,对于滑坡体地表以下的深部进行监测。
其中目前采用时间域反射测试光纤技术(TDR),通过监测埋入崩滑体监测钻孔内同轴电缆的变形状态,可获取崩滑体地表以下的变形信息,具有定位准确、全孔连续观测等优。
基于TDR技术的土壤水分及温度测试研究
基于TDR技术的土壤水分及温度测试研究一、前言作为农业领域的重要参数,土壤水分及温度的测试研究一直备受关注。
近年来,基于时域反射(Time Domain Reflectometry,简称TDR)技术的土壤水分及温度测试方法逐渐成为了研究热点。
本文将就基于TDR技术的土壤水分及温度测试方法进行详细阐述。
二、TDR技术概述TDR技术是一种利用电磁波在介质中传播时发生反射变化的原理来测量物质介电常数、长度、液体含量、密度等介电性质的物理测试技术。
其主要原理是:通过将发射线上的脉冲电磁波在被测介质中反射回来的时间和反射波的振幅来计算被测介质的介电常数。
三、TDR技术在土壤水分测试中的应用3.1 TDR技术原理在土壤水分测试中的应用在土壤水分测试中,借助TDR技术,通过在土壤内安置一对金属探针,然后将TDR仪器连接到探针上。
TDR仪器向探针端点发送电磁波脉冲,发出电磁波后,电磁波会在不同介电常数的土壤中传播,当电磁波与介电常数不同的土壤接触时会发生反射。
因为一种介质的介电常数跟该介质中另一种介质的存在有关,所以当土壤中的水分发生变化时,此时土壤的介电常数也在发生变化。
基于TDR技术原理的土壤水分测试方法,就是通过测量电磁信号的传播速度和经过土壤后的幅度衰减来推算土壤中水分的含量。
3.2 TDR技术在土壤水分测试中的优点基于TDR技术的土壤水分测试方法是无源、无污染、无冲击、准确和实时等特点。
其优点在于:无需插入物质、浅层水分纵深变化的信息可以被测量到、数据稳定性好、精度高、速度快、测量过程无损伤、可重复使用、不需改变样本等。
因此,TDR技术在土壤水分监测及研究中有着广泛的应用。
四、TDR技术在土壤温度测试中的应用4.1 TDR技术原理在土壤温度测试中的应用在土壤温度测试中,基于TDR技术,通过在土壤内安装用于测量电阻的传感器,采用时域反射测量方法来确定土壤中的电阻变化,从而推算出土壤中的温度变化。
4.2 TDR技术在土壤温度测试中的优点基于TDR技术的土壤温度测试方法同样有着一些优点,如不涉及温度计的物理触碰,不会扰乱土壤的温度分布、不同深度温度测量稳定准确。
115基于DTR技术的山体滑坡监测系统设计_朱超平
第25卷第1期重庆工商大学学报(自然科学版)2008年2月Vol .25 No .1J Chongqing Technol Business Univ .(Nat Sci Ed )Feb .2008收稿日期:2007-07-20;修回日期:2007-09-24。
作者简介:朱超平(1977-),男,重庆市人,硕士,讲师,从事嵌入式系统与应用研究。
文章编号:1672-058X (2008)01-0046-04基于DT R 技术的山体滑坡监测系统设计朱超平,林吉海(重庆工商大学计算机科学与信息工程学院,重庆400067)摘 要:山体滑坡给人们的生命财产带来巨大损失,提出了基于DTR 技术的山体滑坡检测监视系统;当同轴电缆发生变形时,它的特性阻抗将发生变化,向同轴电缆发送测试电磁脉冲,当测试脉冲遇到电缆的特性阻抗发生变化,就会产生电磁波,通过测量反射电磁波的传输时间就知道发生阻抗变化的位置,即山体内部结构变化的地方,及时掌握山体的运动情况。
关键词:滑坡;T DR;嵌入式系统中图分类号:O 471.3 文献标识码:A每年汛期,特别容易发生山体滑坡等自然灾害,尤其是山区和河谷地带。
为了防患于未然,必须对滑坡进行监测,实现滑坡危害的早期预报,尽力减少人员伤亡和财产损失。
目前,滑坡监测主要靠人工监测,依靠经验丰富的技术人员在可能发生滑坡的现场进行实地观测,这是一种较原始的定性监测方法。
为了能对尚处于初始变形阶段和稳定变形阶段的滑坡进行监测,必须借助于多种先进的技术设备。
时间域反射测试技术T DR (Ti m e Domain Reflect ometry )是一种电子测量技术,近年来一直被用于各种物体形态特征的测量和空间定位。
在美国,研究人员开始将时间域反射测试技术用于滑坡等地质灾害变形监测,针对岩石和土体滑坡曾经作过许多的试验研究[1]。
T DR 技术的应用研究已经引起研究人员的广泛关注和政府部门的极大重视,在国内这方面的研究正在开展和进行[2]。
基坑监测技术方案
基坑监测技术方案一、简介基坑在工程建设中扮演着重要的角色,然而,基坑带来的地质灾害和安全隐患也不可忽视。
为了确保基坑施工的安全性和稳定性,监测技术成为必不可少的环节。
本文将介绍基坑监测技术的方案,以确保工程施工的顺利进行。
二、监测目标基坑监测技术的主要目标是监测基坑周围地质环境及基坑内部土体的变形情况,以及周围地下水位的变化。
通过监测数据的分析和评估,及时发现和预测可能存在的地质灾害和安全隐患,为施工人员提供及时的决策依据。
三、监测方法1. 地质环境监测地质环境监测主要通过地下水位监测、土壤水分监测和地表变位监测来实现。
其中,地下水位监测可采用压力式水位计进行实时监测,土壤水分监测则可使用TDR(时域反射)仪器进行定期测量,地表变位监测则可借助全站仪等设备进行高精度测量。
2. 建筑物变形监测建筑物变形监测主要针对基坑周围的建筑物,通过使用测斜仪、全站仪等设备进行定期监测,以获取建筑物变形的趋势和规律。
同时,也可使用静力水准仪和GNSS技术对建筑物的沉降进行监测,确保施工过程中不会对周围建筑物产生不良影响。
3. 填土与围护结构监测填土与围护结构监测主要关注填土体和围护结构的变形和变位情况,以及土体的压缩性和固结性。
监测方法包括墙体应力检测、土压力检测、土体应变检测等,常用的设备有应力计、测压计和应变计等。
四、监测数据处理与评估监测数据的处理与评估是保证监测方案的有效性的关键步骤。
通过采集的监测数据,可以对基坑周围环境的地质特征和变化情况进行分析和评估,判断是否存在地质灾害和危险隐患。
同时,根据监测数据的结果,及时调整施工方案,并采取相应的措施来保障工程的安全进行。
五、监测报告和预警机制基坑监测技术方案的最终目标是及时准确地提供监测结果,并根据监测结果制定相应的应对措施。
通过定期编制监测报告,全面记录监测数据和分析结果,并向相关人员进行通报。
另外,建立预警机制,当监测数据超出预警值时,及时发出警报以引起注意,并采取紧急措施以确保人员的安全。
灾害监测方法汇总
地质形变监测方法研究现状我国是发生地质灾害最严重的国家之一,崩塌、滑坡和泥石流等突发性地质灾害发生频度和造成的损失不断加大。
因此,变形监测研究的重要性显得更加突出,从而推动了变形监测理论和技术方法的迅速发展。
综合变形监测领域的发展,总结了以下监测方法:一、大地精密测量法[1]该方法利用精密水准仪通过几何水准测量获得垂直位移量,并利用精密全站仪通过交会法、导线法等得到水平位移量,由此得知滑坡体的三维位移量、位移趋势以及地表形变范围。
因为该方法具备操作简便、易于实现和成果准确可靠等优点,所以长期以来备受滑坡工程监测人员的青睐。
但是它也存在着一定的局限,例如易受地形通视条件限制及天气状况影响,监测周期长,连续观测的能力差等。
参考文献:1. 黄春林,李永倩,杨志,李成宾. BOTDR技术在山体滑坡监测中的应用研究[J]. 工程抗震与加固改造,2009,31(6): 124-128.二、近景摄影测量法[1]该方法的测量方式比较多。
如利用普通相机或数码相机照相,输入计算机先进行像点测量,再通过程序计算获取三维坐标,根据坐标判断形变;或者用专用量测相机对滑坡监测范围进行拍摄,并构成立体像对,结合坐标量测仪测出观测点的像坐标,然后结合坐标法测定地面变形。
近景摄影测量用于滑坡监测的优势在于,观测人员无需到达观测现场,且观测站点也不要求绝对稳定,只要取景理想即可。
但是,该方法仍然会受到天气状况的影响,并且位移监测的绝对精度较低。
由文献[2]可知,北京科技大学采用研制的数字化近景摄影测量系统,用电子经纬仪虚拟照片法和专用量测相机的摄影法进行滑坡监测。
根据文献[3],将武汉大学研发的DPM atrix 3D1 0数字近景摄影测量软件系统应用在滑坡监测领域。
并以福州晋安区宦溪鼓岭滑坡监测中的应用实例, 探讨近景摄影技术在滑坡监测中应用优点及局限条件。
并得到以下结论:( 1)近景摄影滑坡监测是面的监测, 从地质灾害预警和应急处角度考虑, 滑坡体的滑动多是整体的岩土体变形, 近景摄影监测数据可以达到滑坡监测要求。
TDR-1H型滑坡位移监测系统
3 )A/ 转 换等 效 采 样 时 间 间隔 : 、0 2 、0 D 5 1 、0 5 、
102 0 50 sl 、、0 1n 等 。 0 、 0 、 0 p 、 、2 5 1 、 8 s
路 内传播 , 这在液压 系统 中称 为液压 冲击 。其压力
升高值 可 能高 出正 常压 力 几 倍 以上 , 能 使 系 统 产 还 生噪 声 和振 动 。在 系统 中产生 液压 冲击 的部 位装 设 蓄 能器是减 轻液 压 冲击 的有 效 措施 之 一 。由于 液压 冲击压 力决定 于管路 中液体 的动量 对时 间 的变 化率 , 当压力 升高 时 , 能器 可 以吸 收液 体 , 就减 慢 了管 蓄 这 路 中液休 : 化 的速 度 , 而 降低 了 冲击压 力 。 ‘ 窆 从
5 8 Hz .M )
4 / )A D分辨率 :2 i 等效) 1bt (
5 )监测 数据 时 间间隔 : 意设 定 任 6 )垂直位 置 精度 :0m 1c 7 )信号 源输 出阻抗 :0 7 、0 f 5 、5 10 l 8 )输人 阻抗 :0 5f l
2 )测试 脉 冲 幅度 :V( 4 空载 )
能 , 阀前 产生 高 压 。高 压 区 以压 力 波 的 形 式在 管 在
在 液 压原 理 图二 的 系统 下 , 蓄 能器 充入 5 b r ( 0 a
的氮气 ) 我们进 行 了测试 , 验数 据 如下 : 试
油 压 压 力 (a) br 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0
在 液 压 系统 t f 装设 蓄能 器是 消除 或减 轻压 力脉
动 的有 效方 法 之 ・
压力波动 ( a) ± 12 ±1 0 ±2 0 ±4 4 ±6 br . . . .
岩溶(土洞)塌陷TDR监测试验研究
压 强度 在 0 5~ MP . 4 a之 间 , 且指 出胶结 体 理 想条 件 并
下, 不超 过周 围土体 强度 的 5~1 0倍 ; 认为 随着 土体 强
度/ 浆体 强 度/ 砂 电缆 剪 切 强度 比值 的增 大 , 剪切 强 度 降低 , 优化 强度 比值在 0 2 1之 间 ,. . 5~ 0 5时达 最高 。
征 信号 , 就可 判断 出土洞 的确切发 生位 置 ( 1 。 图 )
的简称 , 该技 术 自 2 0世 纪 8 0年 代 开 始 应用 于岩 体 的
变 形监 测 , 在岩土 工程 方面应 用 1 3益广 泛 “ 。
Ma he 分 析 了 9个 T R监 测 工 程 实 例 , 中 t iu t D 其
20 0 2年 , ei 等 将 T R技 术 运用 到 岩 溶 区高 K vn D
速公 路路基 塌 陷监测 中 , 在 岩 溶塌 陷最 为 发 育 的佛 并 罗 里达州 高速公 路进 行 监 测试 验 研 究 , 由于 选用 干 但
线 同轴 电缆 及埋设 技 术 问题 , 以 实现 对 路 基 土洞 塌 难
岩 溶 土洞 ( 陷 ) D 塌 T R监 测 步骤 如 下 : 先 根据 地 首
质调查 结果 , 析土洞 发育 规律 , 分 制定 监测 线布 置方案
( 一般 沿 公 路 轴 向 布 置 , 条 测 线 长 度 可 达 l0 m) 每 O0 ,
确定测 线 问距 和测线 的埋 设 深 度 , 以保 证 绝 大 部分 土 洞都 位 于测线 范 围 , 而且 土洞发 育 到测线位 置 时 , 还有
基 金 项 目 :国 家 自然科 学基 金 资 助 项 目 (0 72 1 ; 土 资 源 4 92 3 ) 国
tdr测量土壤湿度的原理
tdr测量土壤湿度的原理Soil moisture is an important parameter that affects plant growth, agricultural productivity, and ecosystem dynamics. 土壤水分是影响植物生长、农业生产力和生态系统动态的重要参数。
Traditional methods of measuring soil moisture involve labor-intensive techniques such as gravimetric methods or using soil moisture sensors. 传统的土壤水分测量方法包括劳动密集型的技术,如重量法或使用土壤湿度传感器。
However, time domain reflectometry (TDR) has emerged as a popular and efficient method for measuring soil moisture in recent years. 然而,时域反射技术(TDR)近年来已成为一种流行且高效的土壤水分测量方法。
TDR measures soil moisture by sending an electromagnetic pulse down a probe inserted into the soil. 时域反射技术通过向插入土壤的探针发送电磁脉冲来测量土壤湿度。
The pulse travels along the probe and is reflected back to the TDR system at any interface where the dielectric constant of the soil changes. 这个脉冲沿着探针传输,并在任何介质的边界处(土壤的介电常数发生变化的地方)反射回TDR系统。
边坡变形监测方法综述
边坡变形监测方法综述摘要:随着交通网络的延伸,高边坡在铁路、公路等基础设施建设过程中日益凸显。
清晰地认知高边坡变形监测技术的发展历程,了解监测技术的发展现状,不仅能够充分认识当前高边坡变形监测领域的存在问题,更能促进高边坡变形监测技术的发展。
通过对当前边坡变形监测技术类型、特点、基本原理及使用方法归纳总结,结合高边坡变形监测设备的自动化程度,将高边坡变形监测技术划分为传统高边坡变形监测技术和智能高边坡变形监测技术两大类。
关键字:边坡灾害;边坡变形;边坡防护;监测技术;智能化监测中图分类号:文献标识码:A0引言边坡是人类生活最基本的地质环境之一,同时也是工程建设中最常见的工程形式[1]。
中国是世界上遭受自然灾害危害最严重的国家之一,国土幅员辽阔,公路建设不可避免会遇到复杂多样的地质环境,公路沿线会面临多种地质灾害风险[2]。
高边坡的变形与破坏直接威胁着公路、铁路交通运输安全。
为及时发现并预测边坡发生滑坡等地质灾害,防止因此而引影响公路交通安全,开展高速公路边坡变形显得尤为重要。
如何确定边坡滑体的具体周界、对滑体的滑动量做定期的检测、主要滑动线的方向和滑动速度,是边坡安全监测需要解决的关键问题[3]。
高速公路上高边坡稳定性的预判和分析事关重大,严重者直接威胁人民生命财产安全,合理科学精准的高边坡变形监测技术是帮助解决高边坡失稳的有效手段,因此,本文拟梳理并分析现有高边坡变形监测方法,对比各类方法的优劣,并尝试给出智能边坡监测的发展方向,具有重要的工程价值。
1边坡变形监测的发展苏联滑坡专家叶米里扬诺娃[4]在《滑坡作用的基本规律》一书中全面地论述了自然滑坡产生的条件、因素、机理和过程; 日本学者Saito[5]提出了著名的“斋藤法”滑坡预报公式,并成功预报一起隧道滑坡; 智利学者 Hoek[6]提出根据滑坡变形曲线的形态和趋势外推求滑动时间的外延法; 崔政权[7]首次提出运用系统工程地质学 ( system engineering geology,SEG) 法对边坡稳定性进行评价的思路; 谢守益等[8]设计了降雨滑坡的典型阈值,并根据极值分布理论对典型滑坡降雨诱发概率进行了统计分析; 马莉等[9]、唐春艳等[10]先后运用灰色理论和交互多模算法对滑坡监测数据进行处理,并建立滑坡预测模型和一种卡尔曼平滑算法等。
倾斜地球同步轨道卫星参数
倾斜地球同步轨道卫星参数倾斜地球同步轨道卫星(TDRSS)是一种特殊类型的卫星,它在轨道上绕地球运行,能够为地球上的通信和数据传输提供关键支持。
倾斜地球同步轨道卫星的参数涉及到它的轨道特性、性能和功能,以下是对其参数的生动、全面和具有指导意义的介绍。
首先,倾斜地球同步轨道卫星的轨道特性是其最显著的特征之一。
与传统的地球同步轨道卫星相比,倾斜地球同步轨道卫星的轨道是相对地球轴倾斜的。
这种轨道使得卫星在不同纬度的地区都能够提供稳定的通信,无论是在赤道附近还是高纬度地区,都能够保持卓越的性能。
这使得倾斜地球同步轨道卫星成为现代通信和数据传输系统的理想选择。
其次,倾斜地球同步轨道卫星具有出色的性能。
这种卫星通常具有高度精确的轨道控制系统,能够实现轨道的精确定位和保持。
这种精确的控制使得卫星能够始终保持在指定的轨道上,确保稳定的通信和数据传输。
倾斜地球同步轨道卫星还可配备高性能的通信和数据处理设备,能够处理大量的信息并快速传输。
它们还可以利用先进的天线技术,提供更广泛的覆盖范围和更强的信号接收能力。
此外,倾斜地球同步轨道卫星还具有多种功能,能够满足各种通信和数据传输需求。
首先,它们可以用于提供卫星通信服务,为地面终端用户提供广播、电话和互联网接入等服务。
其次,它们能够支持卫星导航和定位系统,为航空航天、交通运输和军事行业提供精准的导航和定位功能。
此外,倾斜地球同步轨道卫星还可以用于气象预报和地球观测,提供准确的气象数据和地球资源监测信息。
在应用倾斜地球同步轨道卫星时,需要考虑一些指导性的因素。
首先,必须进行充分的规划和设计,确保卫星的轨道、性能和功能能够满足特定的通信和数据传输需求。
其次,需要建立完善的地面接收和控制系统,保证与卫星的稳定通信和控制。
最后,还需要实施有效的安全措施,确保卫星的运行安全和抵御外部干扰。
综上所述,倾斜地球同步轨道卫星是现代通信和数据传输系统中不可或缺的重要组成部分。
它们的轨道特性、性能和功能使其成为满足全球各地广泛需求的理想选择。
TDR与TDT技术原理简介
插入/拔出工具装置
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ图1. 插入/拔出工具装置图
为确保传感器在使用过程中不受到损害以及获得最佳土壤水分含量读数, ESI提供了剖面水分传感器
(探杆)专用的插入/拔出工具装置,如图1所示,包括杆装置,带滑动锤的驱动装置,拔出装置等, 客
户可以依据使用环境的不同来选择和配置装置。
1. 杆装置:包括试验杆、探杆驱动器、延长柄。必须使用该套装置在探杆插入前预打孔,以确保探
说明:传感器的编号是依据其类型和分段数来确定的,在每个传感器的标签上都有标明,在操作模式
设置时需要选择。此外,ESI公司还可以根据客户特殊使用条件要求,量身定制传感器的尺寸。 表1.传感器类型汇总
杆装置
拔出装置
滑动锤装置
连接环 销钉
滑动锤
适配器 滑动锤专用试验杆 销钉
试验杆 探杆驱动器 延长柄
拔桩机
性,测定结果几乎与土壤类型、密度、温度等无关。 将TDR技术应用于结冰条件下土壤水分状况的测定,
可得到满意的结果,而其它测定方法则是比较困难的。 TDR另一个特点是可同时监测土壤水盐含量,在同
一地点同时测定,测定结果具有一致性,而二者测定是完全独立的,互不影响。
2.TDT技术
TDT全称时域传播法(Time Domain Transmissometry),其基本 原理与TDR相同, 不同的是TDT脉冲是在单根导播棒中传播,其信号的 接受端在远离发射端的导播棒的终端。而TDR脉冲信号的发射端和接收 端均是同一端。
优 势 安装过程中几乎
不会影响植被, 与现有的GP设备 相兼容。唯一一种能输出 土壤湿度、温度、电导率
过程中几乎不会影响植被, 与现有的GP设备相兼容。 精确控制灌溉,可以部署 在灌溉敏感区(如根部), 最适用于草坪等浅根植物
TDR土壤水分测量仪说明书
TDR土壤水分测量仪使用说明书本公司保留改进和修改产品及其手册的权利,若涉及版本升级,恕不另行通知目录一、产品概述.......................... 错误!未定义书签。
二、产品特色.......................... 错误!未定义书签。
三、技术参数.......................... 错误!未定义书签。
四、安装指导.......................... 错误!未定义书签。
◎准备工作......................... 错误!未定义书签。
◎正式安装......................... 错误!未定义书签。
五、网站平台操作方法.................. 错误!未定义书签。
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4.地质灾害监测技术方法
地下水(动态)监测
• 1、工作原理 • 通过压力传感器直接或间接测量滑坡体(主要是滑带)含水
率、孔隙水压力、地下水位、流量、流速和水温等参数随时 间的变化。 • 2、应用技术要求 • (1)设备的安装:分为测压管(有压管和无压管)安装和 钻孔中直接安装。在钻孔中直接安装时,传感器周围使用细 砂或其它透水材料充填;对于多深度监测,各深度部位之间 使用隔水材料隔离止水。 • (2)由于其传感器安装为隐蔽工程,除要求监测设备具有 较高的精度、较大的量程外,还应具备较强的抗干扰及耐腐 蚀性。 • (3)地下水动态观测的持续时间一般不少于1个水文年。
2、特点 (1)周期性重复摄影,外业工作简便,可同时测定 多个测点的空间座标; (2)获得的像片是崩滑体变形的实况记录,可以随 时比较分析; (3)设站受地形条件限制,内业工作量大。
3、常用仪器: 量测摄影机、半量测摄影机、非量测摄影机。
• 三、 相对位移监测
相对位移监测是设点量测地质体重点变形部位点与点 之间的相对位移变化(张开、闭合、下沉、抬升、错动 等),从而定量表示变形的一种监测方法。主要用于对裂 缝、崩滑带、采空区顶底板软弱夹层、危岩体边界等部位 的监测。
• 地质灾害的定义
地质灾害是指各种地质作用对人民生命财产和国家 建设事业造成的危害。简言之,就是地质作用造成 的灾害。
• 地质灾害的分类
按发生过程的急缓程度,地质灾害分为突发性和渐 变性灾害两类。
中国大陆常见的地质灾害:崩塌、滑坡、泥石流、 地裂缝、地面沉降、地面塌陷、沙漠化、水土流失、 土地盐渍化、沼泽化、地震、火山喷发、瓦斯爆炸、 矿坑突水、岩(煤)爆、顶板冒落、地下热害、煤 田燃烧、诱发地(矿)震、边岸再造、泥沙淤积、 库区浸没、洪涝、海岸侵蚀、黄土湿陷、膨胀土胀 缩、冻土冻融等等。
滑坡监测技术最新进展——OTDR技术
滑坡监测技术最新进展——OTDR技术吴统一; 王勃慧【期刊名称】《《电子测试》》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】2页(P100-101)【关键词】滑坡; 监测; 进展; 光时域反射【作者】吴统一; 王勃慧【作者单位】青海省核工业地质局西宁810008【正文语种】中文根据国内外对滑坡监测技术的研究,滑坡监测的复杂性在于工程岩体的复杂性。
滑坡在形成和存在的整个地质过程中,经历多次的地质变化,承受构造力的影响,诸多影响互相联系互相作用,决定了复杂性是滑坡的本质属性。
1 同OTDR相关技术介绍《滑坡地质灾害TDR监测技术研究》一文,以开展滑坡监测的TDR 技术研究为主体,TDR监测技术产生于上世纪30年代,TDR的输出信号是脉冲电压,测试对象是反射系数。
其在滑坡监测中的作用越来越引起人们重视。
TDR技术又称“闭路雷达”,与雷达技术的工作原理基本相同。
TDR滑坡监测技术的原理:在待监测的岩体或土体中钻孔,将同轴电缆放置于钻孔中,顶端与TDR 测试仪相连,并以砂浆填充电缆与钻孔之间的空隙,以保证同轴电缆与岩体或土体的同步变形。
岩体或土体的位移和变形使埋置于其中的同轴电缆产生剪切、拉伸变形,从而导致其局部特性阻抗的变化,电磁波将在这些阻抗变化区域发生反射和透射,并反映于TDR 波形之中。
通过对波形的分析,结合室内标定试验建立起的剪切和拉伸与TDR 波形的量化关系,便可掌握岩体或土体的变形和位移状况。
同时随着社会的发展,OTDR技术也在滑坡监测系统中不断的得到了完善,OTDR 即“光时域反射计 (Optical Time Domain Reflection,简称OTDR)是1977年Barnoski博士发明的,是用于检验光纤损耗特性、光纤故障检测的一种有利手段。
由于光纤中存在折射率的微观不均匀性,射入一束光脉冲会产生瑞利(Rayleigh)散射。
”[2]有许多文献都对OTDR技术进行了研究,分析滑坡监测的基本原理与监测方法。
TDR100时域反射土壤水分站
TDR100土壤水分测量系统时域反射计水分分析系统 Time Domain Reflectometry一、概述时域反射计(TDR)广泛用于测量土壤体积含水量、体积电导率和岩体变形。
TDR测量没有破坏性,并能提供很好的精确度和准确度。
TDR系统的主要组件是CSI 数据采集器、TDR100反射计、SDMX50系列同轴多路器、连接电缆和TDR探头。
TDR100 由Windows 软件PCTDR 控制,或在CR10X或CR23X 数采中使用TDR100 指令控制。
通常情况是,系统由用户提供的深充电池供电,使用20W 的太阳能电池板充电。
可能安装交流电源的地方是CR10X使用的PS12LA 密闭可充电池或CR23X的可充电池。
二、系统构成l TDR100反射计l SDMX50系列扩展板l TDR 外壳l土壤水分测量探头l岩体变形测量三、系统介绍TDR100 时域反射计紧凑的低价格反射计,远程使用设计检测土壤和其它多孔隙介质的体积含水量可用于岩体变形测量当与SDM50 系列同轴多路器通讯时使用 Campbell 公司的SDM通讯协议CR10X 和CR23X 数采数采使用119 号指令控制TDR100由以下软件支持英文资料。
PCTDR Windows 软件与TDR100 一起当系统设置和处理故障时显示波形显示体积含水量和电导率切换SDMX50 通道采集波形和派生数据文件进行电导率测量时需检测探头常数值SDMX50 系列扩展板SDMX50 系列扩展板是八通道同轴切换设备,用在 TDR 系统中。
三个层级的切换允许多达512 个土壤体积含水量或岩体变形电缆连接到一个TDR100。
在自动测量中扩展板由一个CR10X 或CR23X 数采控制。
当使用PCTDR 时或连接到一台PC 机时,扩展板可由TDR100 控制。
有三个扩展板可选:SDMX50,SDMX50LP 和SDMX50SP。
这几种都提供可靠和可编程的通道选择,但在一定安装方法范围内打包不同,也允许一定的灵活性。
热脉冲探针-时域反射技术测量含水合物沉积物的热导率及水合物饱和度
热脉冲探针-时域反射技术测量含水合物沉积物的热导率及水合物饱和度陈强;刁少波;孙建业;刘昌岭;业渝光【摘要】我国在海洋和冻土区都已发现天然气水合物资源区并成功获取实物样品.含水合物沉积物的热导率是估算水合物资源量、设计合理开采方案的关键性数据之一.受水合物稳定条件和测量技术的限制,水合物热导率测定尚不完善.本文通过自主研制的天然气水合物热物理参数测量系统,开展了海洋沉积物中天然气水合物热导率与饱和度测量研究.实验使用取自南海神狐海域的沉积物作为反应介质,在压力7.8 MPa、温度2℃的条件下合成甲烷水合物,并利用热脉冲探针与时域反射技术联合测量的方式获得沉积物中水合物形成过程的热导率和饱和度等实验数据.结果表明,当水合物饱和度从0增加至49%时,体系热导率出现了先升高后降低的变化趋势.分析发现体系热导率随水合物饱和度的变化特征与水合物在沉积物中的填充方式有关,在实验选用的南海沉积物中,水合物优先选择在颗粒孔隙间成核生长,并最终与沉积物颗粒胶结共存.%So far, gas hydrates not only have been explored in marine and frozen areas of China, but also have been sampled successfully. The thermal conductivity of sediments with gas hydrates is a key parameter for estimating the resource and designing a proper exploitation plan. Restricted to the stable conditions for hydrates and their measurement technique, much more work need to be done on the thermal conductivity investigation of hydrates. In this paper, a description of the measurement technique of the thermal conductivity and saturation of gas hydrates formed in marine sediment is given. Marine sediment collected from the Shenhu area of the South China Sea was taken as the porousmedia. The methane hydrates in them were synthesized under the conditions of 7.8 Mpa pressure and 2℃ temperature. The thermal conductivity and saturation were measured by thermal pulse probe technique coupled with time domain reflection method. Based on the results, when the hydrate saturation changed from 0 to 49% , the thermal conductivity appeared to be initially increase and then decrease. It was deduced that the relationship between thermal conductivity and saturation was controlled by the hydrate filling pattern. In this experiment, gas hydrates priority selection in particle void nucleation and growth, and gradually cement with sediments.【期刊名称】《岩矿测试》【年(卷),期】2013(032)001【总页数】6页(P108-113)【关键词】水合物;热脉冲探针;时域反射技术;热导率;饱和度【作者】陈强;刁少波;孙建业;刘昌岭;业渝光【作者单位】国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室,山东青岛266071;国土资源部青岛海洋地质研究所,山东青岛266071;国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室,山东青岛266071;国土资源部青岛海洋地质研究所,山东青岛266071;国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室,山东青岛266071;国土资源部青岛海洋地质研究所,山东青岛266071;国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室,山东青岛266071;国土资源部青岛海洋地质研究所,山东青岛266071;国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室,山东青岛266071;国土资源部青岛海洋地质研究所,山东青岛266071【正文语种】中文【中图分类】TE122;P575.6天然气水合物广泛存在于具有低温高压环境的世界海洋大陆边缘和高纬度冻土带[1-2],是全球重要的碳储存库之一[3]。
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TDR 技术及其工程地质应用
史彦新 张青 孟宪玮 杨丽萍
(中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所 保定 071051)
[摘 要] 时间域反射测试技术( Time Domain Reflectometry )是一种电子测量技术,许
多年来,一直用于各种物体的空间定位和形态特征的测量。
本文简要描述了TDR 的原理,介绍了其在水位监测、岩石及土壤变形监测、土壤湿度测量方面的应用,提出了TDR 技术应用于滑坡监测的技术方法。
[关键词] 时间域反射测试技术;同轴电缆;工程地质;滑坡监测
1 前言
时间域反射测试技术(Time Domain Reflectometry )简称TDR ,是一种电子测量技术,许多年来,一直被用于各种物体形态特征的测量和空间定位。
早在三十年代,美国的研究人员开始运用时间域反射测试技术检测通讯电缆的通断情况。
在八十年代初期,国外的研究人员将时间域反射测试技术用于工程地质勘查和监测工作,尤其在煤田地质方面应用较为广泛,常用于监测地下煤层和岩层的变形位移等。
到九十年代中期,美国的研究人员将时间域反射测试技术开始用于滑坡等地质灾害变形监测的研究,针对岩石和土体滑坡曾经作过许多
的试验研究[1]。
在国外,TDR 技术的应用研究已经引起研究人员的广泛关注和政府部门的极大重视;国内在这方面的研究工作尚属于起步阶段。
2. TDR 的原理
TDR 的早期形式是雷达,可以追溯到十九世纪三十年代,多数人比较熟悉。
雷达通常由无线电发送装置、天线和无线电接收装置三部分组成,发射装置向外发射电磁波短脉冲,接收装置接收从被测物体返回的反射波,通过测量入射波与反射波的间隔时间,就能判定该物体的空间位置;对反射波进行细致的分析(例如振幅分析),可以得出更多的关于被测物体的信息。
时间域反射测试(TDR )就是采用电缆中的“雷达”测试技术(Andrews ,1994),在电缆中发射脉冲信号,同时进行反射信号的监测。
在TDR 中,一个脉冲波(快速的阶跃信号)被发射入同轴电缆(如图1所示)中,脉冲信号在同轴电缆中传播
的过程中,能够反映同轴电缆的阻抗特性。
电缆的特性阻抗是电缆固有的属性,它取决于电缆内部的介质以及电缆
的直径等因素。
当电缆发生扭绞、拉长、中断等变形或者遇到象水之类的外界物质时,它的特性阻抗将发生变化。
当测试脉冲遇到电缆的特性阻抗变化时,就会产生反射波。
对入射波与反射波进行比较,根据二者的异常情况就可以判别同轴电缆的状态(断路、短路以及变形等)。
如果TDR 测试脉冲信号在测试电缆中的传播速度为V p ,发射信号与反射信号的时间间隔为T d ,那么电缆至变形处的距离d 可由式(1) 来表示
2/d p T V d ×= (1)
由此可以推断出同轴电缆的状态发生变化的位置。
另外,如果测试脉冲信号为V 1,反射信号为V 2,那么其反射系数为
12/V V =ρ (2)
图1 同轴电缆示意图
根据线性传输理论,可以知道: 0
0R R R R t t +−=ρ (3)
式中:R t — 变形后电缆的阻抗
R 0 — 变形前电缆的阻抗
由 (3)式可以得出:
011R R t ρ
ρ−+= (4) 因此可以得出结论:①当ρ=0时,R t =R 0,表示电缆的特征阻抗与电缆末端等效阻抗相匹配,发射信号得到了很好的传输,没有反射信号产生。
②当ρ=+1时,R t →∞,表示电缆末端处于开路状态,发射信号完全被反射。
③当ρ=-1时,R t =0,表示电缆末端处于短路状态,发射信号完全被吸收。
④当-1<ρ<+1(ρ≠0)时,表示电缆发生变形,并且产生反射波信号。
这样,通过测量反射系数ρ,即测量反射信号的振幅,就可以判定电缆变形量的大小。
3. TDR 技术在工程地质中的应用
根据TDR 测试信号遇到电缆阻抗发生变化时,就产生反射波的原理,可把TDR 用于工程地质的很多方面。
3.1 TDR 用于监测水位的变化
[2] 选择空气作填充介质的电缆,把电缆安装在
监测井内,在空气与水的接触面,电缆的特性阻抗会大大减小。
若向电缆内发射TDR 测试脉冲,在空气与水的接触面处,就会产生反射波。
测量
反射波的时间,就可以推算出水位。
当井内水位发生变化时,反射波到达的时间也发生变化,当水位上升,反射波到达的时间提前,当水位下降,
反射波到达的时间延长(如图2所示)。
这样通过
监测反射信号的变化,就可以达到监测水位的目
的。
3.2 TDR 用于监测岩石及土的变形
把电缆浇铸在钻孔中,使之与周围地层紧密结合。
当周围岩石或土发生位移时,会对电缆进行剪切,使电缆发生变形,通过测量电缆变形的位置及变形量,就可判定周围地层发生形变的位置及位移量。
向电缆中发射TDR 测试脉冲,当测试脉冲遇到电缆变形处时,就会产生反射波。
通过测量反射波到达的时间和幅度,就可知电缆变形的位置及变形量,进而判定周围岩石及土的变形。
3.3 TDR 用于测量土壤湿度[3]
TDR 用于测量土壤湿度,是基于电缆中TDR 测试信号的传播速度对电缆所接触的外界环境很敏感的特性。
由于水、空气、土壤颗粒的相对介电常数有很大差别,所以含水率不同的土壤,其介电常数是不同的,TDR 信号在其中传播的速度也就不同。
通过测量TDR 反射波到达的时间,又已知同轴电缆传感器探杆的长度,就可求出TDR 信号的传播速度,进而求出土壤的介电常数,这样,根据土壤介电常数与含水率的对应关系,就可以确定土壤的湿度。
4. TDR 用于滑坡监测
图2 TDR 监测水位
在自然地质作用和人类活动造成了地质环境恶化的条件下,斜坡发生变形破坏乃至整体移动就会产生滑坡。
为了分析滑坡的形成机理、活动状态及其发展趋势,位移与变形的长期观测是滑坡动态监测的重要组成部分。
由于TDR 技术可用于监测岩石及土的变形,因此采用TDR 技术对滑坡进行监测,就可以了解和掌握滑坡深部的位移与变形的动态变化过程。
从理论上来说,TDR 技术可以完成大量程的滑坡监测,其量程的大小只与测试电缆的特性有关,与监测钻孔的受损坏程度无关。
在滑坡的长期监测过程中,根据滑坡的实际情况,用钻孔打穿滑动面后直达稳定的地层,并且将同轴电缆放入监测钻孔,然后回填钻孔,使同轴电缆与周围地层紧密结合,对滑坡进行深部定位监测,以确
定滑动面位置及其上部不同深度滑坡体的位移动态(如图
3所示)。
在安放好测试电缆之后,滑坡体一旦产生滑移,其位
移就会引起电缆产生形变,电缆变形导致电缆阻抗特性的变化,这时,安装在地面的滑坡监测系统对钻孔内测试电
缆的这种形变进行监测。
在发射测试脉冲信号的同时,对反射波信号进行数据自动采集,通过对监测数据(包括时
间和幅度等)进行分析和自动处理,就能得到电缆变形处地层的变化过程,实现对滑坡的动态监测,为滑坡预测、预报、评价以及防治研究等提供可靠的数据基础。
5. 结束语
由上可见,根据TDR 技术的基本原理,可将其用于工程地质的许多方面。
中国地质调查局水文地质工程地质研究所在潜心研究TDR 技术原理的基础上,研制了TDR 滑坡监测系统,并应用到长江三峡地质灾害监测的实际工程中,取得了不错的效果。
参考文献:
[1] 张青,史彦新,TDR 滑坡监测技术的研究.中国地质灾害与防治学报,2001,6(2).
[2] 史彦新,张青,TDR 技术监测地下水位. 严重缺水地区地下水勘查论文集(第2集),地质出版社出版,2003,12.
[3] 孙玉龙,郝振纯,TDR 技术及其在土壤水分及土壤溶质测定方面的应用,灌溉排水,2000,2. 监测系统图3 TDR 滑坡监测示意图。