书 名:液体静力水准仪及其应用

作 者: 陈德福,聂磊

出 版 社: 地震出版社

出版日期: 2008-9-1

本书在全面总结介绍国内外液体静力水准仪研制概况的基础上，重点介绍作者主持研制的液体静力水准仪与三代水管倾斜仪的工作原理、功能指标、仪器结构、安装调试、日常观测以及观测环境的技术要求。此外还介绍了液体静力水准·倾斜观测在地球科学与精密工程等垂直位移(或倾斜)监测中的应用及其观测数据处理分析实例。本书是作者毕生的研究结晶和工作积累，集腋成裘，献于世人。

本书内容翔实、论述清晰，实用性强、科考价值高，可供从事防震减灾、地球物理、地球动力学、固体潮汐、地震、地质以及电站大坝、核屯站、地铁、隧道、电子对撞机等精密工程监测研究领域的科技工作者，台站与管理人员阅读参考，也可作大专院校相应专业的师生学习研究的参考教材。

第一章 概况

1.1 国外液体静力水准仪的研制状况

1.1.1 用作几何水准测量的静力水准测量系统的研制

1.1.2 用于测定测点间倾斜角的水管倾斜仪的研制

1.2 我国液体静力水准仪的研制状况

1.2.1 用作常规水准测量的液体静力水准仪研制

1.2.2 用于测定两点间倾斜角的水管倾斜仪研制

1.3 小结

第二章 液体静力水准测量

2.1 液体静力水准测量基本原理

2.1.1 沉降点问沉降量的测量原理

2.1.2 固定点问的高差或倾斜角测量原理

2.2 液体静力水准液面的运动方程

2.2.1 内力作用下的液面运动方程

2.2.2 外力作用下的液面运动方程

2.2.3 由液面运动引起的浮子运动

2.3 可移动式液体静力水准测量的主要误差来源

2.3.1 仪器误差

2.3.2 环境条件影响误差

2.4 固定式浮子型液体静力水准仪的温度补偿

2.4.1 液体静力水准的温度影响

2.4.2 固定式液体静力水准仪的温度效应

2.4.3 空间温度均匀变化的影响

2.4.4 仪器两端温差影响及温度补偿

2.4.5 温度补偿的有效性

第三章 仪器主机及数传系统关键技术结构设计与原理

3.1 传感器

3.1.1 差动变压器

3.1.2 磁传感器

3.1.3 CCD(电荷耦合器件--固态图像)传感器

3.1.4 电容式传感器

3.2 仪器主体结构

3.2.1 液体静力水准遥测主体结构

3.2.2 目视水管仪本体结构

3.2.3 自记水管仪主体结构

3.2.4 数字化水管仪主体结构

3.3 簧片中心导向装置

3.4 标定装置

3.4.1 方法与原理

3.4.2 液体静力水准仪的标定装置

3.4.3 水管仪的手动标定装置

3.4.4 水管仪的自动标定装置

3.5 MCU与IP采集控制器

3.5.1 MCU

3.5.2 DZC-4型数据采集标定系统

3.5.3 EP-Ⅲ型IP采集控制器

第四章 我国的液体静力水准仪和三代水管倾斜仪

4.1 JSY-1型液体静力水准遥测仪

4.1.1 基本原理

4.1.2 主要技术指标

4.1.3 主机系统仪器结构

4.1.4 电子遥测系统

4.1.5 仪器布设

4.1.6 仪器的安装和调试

4.2 MSQ型目视水管倾斜仪

4.2.1 工作原理与基本公式

4.2.2 主要技术指标

4.2.3 仪器结构

4.2.4 临界阻尼与临界管径

4.2.5 仪器墩布设

4.2.6 仪器的安装调试

4.2.7 日常观测

4.3 FSQ型浮子水管倾斜仪

4.3.1 整机外观与主要技术指标

4.3.2 工作原理

4.3.3 基本公式

4.3.4 仪器结构

4.3.5 仪器的安装调试

4.3.6 日常观测

4.4 DSQ型短基线水管倾斜仪

4.4.1 整机概貌与主要技术指标

4.4.2 工作原理与基本公式

4.4.3 仪器系统结构

4.4.4 仪器的洞室条件与墩位布设

4.4.5 安装调试与日常观测

4.4.6 仪器性能测试结果

4.5 小结

第五章 液体静力水准观测场地与倾斜潮汐形变台站洞室的环境条件

5.1 液体静力水准仪观测场地的环境条件

5.1.1 仪器安装于大坝廊道的环境条件要求

5.1.2 仪器安装于大坝坝顶的环境条件要求

5.2 水管仪倾斜潮汐观测台站观测环境技术要求

5.2.1 基本要求

5.2.2 地震地质条件

5.2.3 地形地貌条件

5.2.4 环境技术要求

5.3 倾斜潮汐形变台站的洞体条件

5.3.1 空腔效应、地形效应与地质效应

5.3.2 洞体覆盖厚度

5.3.3 坑道洞室开挖与仪器室布局

5.3.4 仪器墩及其全包式小腔体密封设施

5.3.5 坑道密封门--船舱水密门

5.4 倾斜潮汐形变台站防雷保护及接地改进

5.4.1 各种雷击危害的典型事例

5.4.2 雷电对潮汐形变台站的干扰与危害分析

5.4.3 综合治理是地震前兆台站防雷保护的必由之路

5.4.4 防雷保护效能

5.5 倾斜潮汐形变台站洞室温度随纬度变化的物理意义

5.5.1 问题提出

5.5.2 日照对倾斜潮汐形变台站温度影响方程

5.5.3 倾斜潮汐形变台站洞室温度随纬度变化的拟合方程

5.6 倾斜潮汐形变台站主要干扰源

5.6.1 降雨与抽水(注水)干扰

5.6.2 铁路公路、江河湖库、载荷变迁、振动爆破干扰

5.6.3 海潮影响

5.6.4 气候场地环境类干扰及其辅助观测

第六章 静力水准·倾斜观测在地球科学中的应用

6.1 地壳与断层垂直运动的观测

6.1.1 地壳垂直运动观测

6.1.2 断层垂直运动观测

6.2 倾斜潮汐形变的观测与研究

6.2.1 潮汐现象的形成及其分类

6.2.2 倾斜潮汐形变的观测

6.3 地震、火山的监测预报

6.3.1 地倾斜测量是国际公认的预测地震的前兆之一

6.3.2 地倾斜测量作地震、火山监测预报的原理

6.3.3 水管仪的倾斜及潮汐形变观测在地震监测预报中的应用实例

6.3.4 水管倾斜仪在火山监测中的应用

6.4 同震阶跃与同震形变波的测定

6.4.1 同震阶跃与同震形变波动特征

6.4.2 同震阶跃与同震形变波响应特征的研究意义与作用

6.4.3 同震阶跃与同震形变波动测定举例

第七章 静力水准仪在大坝、核电站、电子对撞机与城铁隧道的垂直位移监测中的应用

7.1 静力水准仪在大坝垂直位移自动监测中的应用

7.1.1 福建尤溪水东水电站大坝坝顶静力水准监测系统

7.1.2 葛洲坝、丹江口、南河大坝的坝体或坝基的静力水准监测系统

7.1.3 绝对垂直位移监测系统

7.2 静力水准仪在正负电子对撞机与加速器工程中的应用

7.2.1 北京正负电子对撞机工程液体静力水准测量系统

7.2.2 苏联埃里温同步加速器的液体静力水准系统

7.3 静力水准仪在大亚湾核电站核岛安全壳结构监测中的应用

7.3.1 核岛安全壳结构监测的静力水准系统

7.3.2 常规岛16m平台静力水准监测系统

7.4 静力水准仪在德国比伯利斯汽轮发电机组持续监测中的应用

7.4.1 汽轮发电机组液体静力水准为主的持续监测系统

7.4.2 汽轮发电机组持续监测系统的信息采集、传输、处理与变形预报?

7.5 静力水准仪在地下铁与过江隧道监测中的应用

7.5.1 北京城铁垂直形变监测静力水准系统

7.5.2 上海城铁浦江隧道静力水准监测系统

第八章 静力水准·倾斜潮汐形变观测资料处理及地震前兆异常识别

8.1 形变观测数据的产出、传送与管理

8.1.1 数据产出及其预处理

8.1.2 数据的通讯

8.1.3 数据的管理

8.2 应用于大坝安全与地震监测的观测数据常规处理分析

8.2.1 砼大坝垂直位移的基本规律与地震前后应变阶段性特征曲线

8.2.2 大坝垂直位移与地壳倾斜形变观测数据的常规分析方法

8.3 倾斜潮汐形变观测数据的调和分析

8.3.1 潮汐观测数据的中井(Nakai)预处理检验法

8.3.2 维尼狄可夫调和分析法

8.3.3 利用天顶距计算公式算倾斜固体潮理论值

8.3.4 我国国产水管仪倾斜固体潮长系列调和分析结果

8.4 倾斜潮汐形变震前异常的识别与提取

8.4.1 潮汐因子系统偏离法

8.4.2 契比雪夫拟合预估法

8.4.3 卡尔曼滤波法

8.4.4 维纳滤波法

8.4.5 加卸载响应比法

8.4.6 小波分析法

参考文献

附录

附录Ⅰ 《岩土工程安全监测手册》推荐的常用液体静力水准仪的规格及技术参数表

附录Ⅱ CZY-2垂直形变监测仪

附录Ⅲ 我国三代水管倾斜仪跨距与临界管径、固有周期、固有频率、阻尼常数关系表

附录Ⅳ 倾斜(应变)潮汐形变台站观测环境干扰例证

附录Ⅴ 气象要素辅助观测仪器

附录Ⅵ 利用实际潮汐形变观测资料反演获取勒夫数

附录Ⅶ 倾斜(应变)潮汐形变台站天文方位角的测定

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