地震波静力触探测试系统的研制

发布时间：2017-04-10 11:04

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【摘要】：地震波静力触探(seismic cone penetration test,SCPT)技术是岩土工程领域中一种全新的测量土层剪切波速的原位测试技术,具有高效、可靠、经济的优点。该技术自20世纪80年代起出现,历经三十多年的不断发展已经在国外岩土工程设计中得到了广泛的应用。相比之下我国在此方面的研究和应用还处于起步阶段,现场波速测试仍主要采用传统的钻孔法,精度低、效率低、成本高。因此,研究新一代SCPT技术对提高我国岩土工程领域的勘探技术具有重要的理论意义和工程应用价值。论文主要研究内容如下：(1)研究了多年来不断发展的现场波速测试方法,特别是在静力触探(static cone penetration test,CPT)技术基础上发展起来的SCPT技术的基本原理和试验过程。(2)在理论研究和工程需求分析的基础上,对SCPT测试系统进行了系统方案设计,详细阐述了各模块的设计细节,包括加速度型地震波传感器、高信噪比的模拟信号调理模块、高精度高采样率的模数转换模块、大内存的微控制器和大容量高速存储的数据存储模块、基于CAN总线的数据传输模块、高灵敏度触发器、界面友好操作简便的数据处理终端软件。(3)在完成地震波信号采集的基础上,重点研究了小波阀值去噪算法和互相关算法,实现对地震波信号的去噪处理和剪切波速的精确计算。(4)首先详细阐述了基于本文研制系统的多功能数字式SCPTU测试系统的集成和设备性能,其次介绍了美国Vertek-Hogentogler多功能车载式SCPTU测试系统,最后使用上述两种测试系统进行了多次现场试验和数据对比,分析了误差来源,验证了本文研制系统的精度、可靠性和工程实践性。
【关键词】：地震波静力触探 剪切波速 数据采集 小波去噪 互相关算法
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU196;P631.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 研究目的及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-16
• 1.2.1 国外研究现状10-14
• 1.2.2 国内研究现状14-16
• 1.3 研究内容16-19
• 第二章 SCPT测试原理研究19-29
• 2.1 现场波速测试19-23
• 2.1.1 地震波19-20
• 2.1.2 激震方法20-21
• 2.1.3 传统现场波速测试方法21-23
• 2.2 CPT测试23-25
• 2.3 SCPT测试25-27
• 2.4 本章小结27-29
• 第三章 SCPT测试系统设计29-47
• 3.1 系统方案设计29
• 3.2 地震波采集电路板的设计29-41
• 3.2.1 地震波传感器设计29-33
• 3.2.2 模拟信号调理模块设计33-35
• 3.2.3 模数转换模块设计35-36
• 3.2.4 微控制器和数据存储模块设计36-38
• 3.2.5 数据传输模块设计38-41
• 3.3 触发器的设计41-45
• 3.4 数据处理终端软件的设计45-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 SCPT测试系统的数据分析47-59
• 4.1 信号去噪47-52
• 4.1.1 小波变换47
• 4.1.2 小波阀值去噪47-49
• 4.1.3 Mallat算法49
• 4.1.4 阀值T的选取49-50
• 4.1.5 阀值函数50
• 4.1.6 小波阀值去噪应用50-52
• 4.2 剪切波速的计算52-57
• 4.2.1 交叉法53-55
• 4.2.2 互相关法55-57
• 4.3 本章小结57-59
• 第五章 系统集成和现场试验59-83
• 5.1 多功能数字式SCPTU测试系统59-64
• 5.1.1 SCPTU探头59-62
• 5.1.2 通讯电缆62-63
• 5.1.3 采集仪63
• 5.1.4 触发器63-64
• 5.1.5 数据处理终端64
• 5.1.6 系统连线64
• 5.2 美国系统和激震设备64-65
• 5.3 第一次现场试验65-73
• 5.3.1 试验环境65-66
• 5.3.2 试验内容66
• 5.3.3 试验数据66-72
• 5.3.4 试验结论72-73
• 5.4 第二次现场试验73-79
• 5.4.1 试验环境73
• 5.4.2 试验内容73
• 5.4.3 试验数据73-79
• 5.4.4 试验结论79
• 5.5 误差来源分析和总体结论79-80
• 5.6 本章小结80-83
• 第六章 总结和展望83-85
• 6.1 课题总结83-84
• 6.2 展望84-85
• 致谢85-87
• 参考文献87-92

【参考文献】

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本文编号：296558