地球物理学论文_光纤光栅断层库仑力传感器及解

文章目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 地应力测量研究现状

1.3 光纤光栅传感技术的特点及发展

    1.3.1 光纤光栅传感器的特点

    1.3.2 光纤光栅传感技术的发展

1.4 光纤光栅应变传感器的应用

1.5 主要研究内容

第2章 光纤光栅库仑力应力计基本原理

2.1 光纤光栅应变传感器的基本原理

2.3 库仑应力的基本原理及计算分析

2.4 库仑破裂应力变化的计算

    2.4.1 二维断层面库仑应力

    2.4.2 二维最优方向的库伦应力变化

    2.4.3 三维断层面库仑应力

2.5 本章小结

第3章 光纤光栅锚杆应力传感器的设计

3.1 光纤光栅锚杆应力传感器设计思路

3.2 光纤光栅锚杆应力传感器断层仿真

3.3 光纤光栅锚杆应力传感器制作工艺

    3.3.1 高抗拉强度光栅的选用

    3.3.2 光栅固定工艺

    3.3.4 光纤光栅锚杆应力传感器制作工艺改进

    3.3.5 光纤光栅锚杆应力传感器封装

3.4 光纤光栅锚杆应力传感器标定

3.5 本章小结

第4章 光纤光栅锚杆应力传感器断层实验

4.1 实验设计思路

4.2 断层实验过程

    4.2.1 断层实验介绍

    4.2.2 断层实验过程

4.3 电子应变片库仑力具体计算

4.4 断层实验库仑力计算结果

    4.4.1 断层实验库仑力计算结果数据对比

    4.4.2 库仑力数值模拟

4.5 本章小结

第5章 光纤光栅锚杆应变传感器断层实验形态研究

5.1 形态解算算法研究

5.2 传感器形态演示软件设计

5.3 断层实验中形态解算计算结果

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

作者简介及在学期间所取得的科研成果

致谢

文章摘要:地震的活动引起的断层面上的库仑力变化可以影响后续地震的时空分布,通过计算断层库仑应力的变化,可以进行断层面地震前兆监测和区域断层危险性分析。传统应变测量空间离散,影响因素较多,在时空分辨率和连续性上难以匹配断层面库伦应力变化研究需要。针对断层面库伦应力变化检测手段匮乏的问题,提出了一种测量库仑力及判断断层移动方向的方法。设计了一种基于光纤光栅的锚杆应力传感器,通过建立库仑力工况模型结合数值模拟推算库仑应力可能变化范围。针对传感器结构提出了一种形态解算算法用于分析断层移动方向。论文展开了光纤光栅应力传感器的研究,其主要内容如下:1.研究了地应力测量方法,分析了光纤光栅应变原理,并介绍了库仑力的概念。分析了二维断层面库仑力计算模型和三维断层面库仑力计算模型,为实验提供了理论依据。2.设计了光纤光栅锚杆应力传感器,通过结构仿真,确定了光栅布放位置。通过微纳加工获得抗拉强度更高的聚酰亚胺光纤光栅,研究光纤光栅应力传感器制作工艺,并进行拉力实验。传感器应变量程-2000με-2000με,轴向应变灵敏度为168pm/KN,线性度0.9956。3.在三轴试验机上完成断层实验,完成库仑应力的计算,对比分析了实验数据。通过利用小尺寸数值模拟进行分析,其计算结果与实验结果比较相符,验证这种方法的可行性,为实际应用提供理论依据。4.提出了传感器形态解算算法,根据传感器的特殊结构和实验数据计算得到传感器的弯曲角度和弯曲半径,以此分析断层中传感器因断层滑动产生的变形方向,进而判断断层的移动方向。根据这个算法和断层实验的数据对断层走向进行了判断,其结果和实验过程相符。

文章关键词:

论文DOI:10.27162/d.cnki.gjlin.2020.003073

论文分类号:TP212;P315.62

文章来源：《传感技术学报》 网址: http://www.cgjsxb.cn/qikandaodu/2021/1110/562.html