论文题目: 土的电磁特性及同轴电缆电磁波反射技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 岩土工程
作者: 梁志刚
导师: 陈云敏,冯卫
关键词: 电磁特性,同轴电缆电磁波反射技术,极化,介电常数,电导率,体积含水量,孔隙比,探头,滑坡监测
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文结合国家自然科学基金项目“复杂环境作用下土坡的灾变机理及TDR监测”（50278087）,以影响边坡稳定最重要的物理参数之一土体的含水量变化监测、边坡是否产生滑动——滑动趋势监测以及边坡产生滑动时滑动面位置监测作为技术背景,系统地研究了土的电磁特性基本理论、同轴电缆传输系统在受拉伸和剪切时的反射特性、室内试验和现场工程应用。 首先,从极化机理出发,考虑土中电子或等离子体在电场中的动力特性,建立了电磁波与单相介质、混合介质相互作用的分析模型,给出了土颗粒、水、空气等单相介质介电常数εr的表达式 （εr-1）/（εr+2）=（1/3ε0）（Ne2/（mω2+k））+（（ε∞-1）/（ε∞+2））和土体（混合介质）的介电常数表达式。将该表达式与现有的理论和经验公式进行了比较,发现本文表达式具有更明确的物理意义并适用于处于各种状态的各类土。 接着研究了测定土的介电常数的方法——同轴电缆电磁波反射技术。详细介绍了探头几何尺寸对介电常数量测结果的影响。在此基础上,为了研究不同类型探头对介电常数量测结果的影响,研制了三针式和六针式小型探头进行对比试验,研究表明,六针式探头比三针式探头的测试结果更为稳定可靠。在实际工程中,如土的孔隙比不太大,探头不会对土体有太大的扰动,宜选用多针式或圆筒形探头进行测试。 基于时域有限差分法推导了适合同轴电缆电磁波反射系统的计算式,并对同轴电缆传输系统和用于介电常数测试的同轴电缆电磁波反射系统进行了时域有限差分模拟,并与实测曲线进行了对比,发现对于同轴电缆传输系统,该方法能比较准确地模拟出其反射曲线。对用于介电常数测试的同轴电缆电磁波反射系统,当探头位于单层介质时,该方法能比较准确地模拟出其反射曲线;当系统位
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1．1 问题的提出
1．2 土的电磁特性研究现状
1．3 测量土壤含水量的主要方法
1．4 滑坡监测的主要方法
1．5 同轴电缆电磁波反射技术研究现状
1．6 本文的主要工作
第二章 土的电磁特性
2．1 介质极化理论
2．2 有效分子电场
2．3 电磁波与单相介质相互作用
2．4 电磁波与混合介质相互作用
2．5 土介质的介电常数
2．6 本文表达式与前人模型的比较
2．7 本章小结
第三章 同轴电缆电磁波反射技术及测试系统
3．1 同轴电缆电磁波反射技术工作原理
3．2 测试土体介电常数的同轴电缆探头
3．3 监测滑坡的同轴电缆探头
3．4 同轴电缆电磁波反射测试系统
3．5 同轴电缆电磁波反射波形模拟方法
3．6 同轴电缆传输系统反射波形模拟结果及分析
3．7 本章小结
第四章 无粘性土的介电常数及试验研究
4．1 干土的介电常数
4．2 干土的室内试验
4．3 饱和无粘性土的介电常数
4．4 饱和无粘性土的室内试验
4．5 非饱和无粘性土的介电常数
4．6 非饱和无粘性土的室内试验
4．7 本章小结
第五章 粘性土的介电常数及试验研究
5．1 土水相互作用
5．2 结合水层厚度和结合水介电常数
5．3 粘性土的介电常数
5．4 非饱和粘性土的室内试验
5．5 大孔隙比的饱和粘性土(泥浆)的室内试验
5．6 本章小结
第六章 电导率对介电常数的影响
6．1 离子浓度对电导率与介电常数的影响
6．2 粘粒含量对电导率的影响
6．3 考虑电导率影响的介电常数测试值修正
6．4 本章小结
第七章 滑坡监测同轴电缆电磁波反射技术试验研究
7．1 不同型号同轴电缆直剪试验
7．2 浇筑于水泥砂浆填充体中的同轴电缆剪切试验
7．3 浇筑于水泥砂浆填充体中的同轴电缆拉伸试验
7．4 本章小结
第八章 同轴电缆电磁波反射技术的工程应用
8．1 饱和无粘性土孔隙比的现场测量
8．2 泥浆孔隙比的现场测量
8．3 滑坡的现场监测
8．4 本章小结
第九章 结论与建议
9．1 本文的主要结论
9．2 进一步研究的建议
参考文献
附录Ⅰ 麦克斯韦电磁学理论
附录Ⅱ 电介质物理学基本概念和基本方程
附录Ⅲ 一些已有的模型
个人简历及发表论文情况
致谢
发布时间: 2005-07-15
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