在岩土工程领域,监测、评估和预测岩土稳定性,已经成为工程发展的迫切需求。岩土工程的安全性和稳定性一般是依据岩土材料的应力和应变状态来进行评估的,而压力传感器是直接获取岩石和土壤关键部位应力分布的常用技术。在现有技术中,电阻式压力传感器、电容式压力传感器和电感式压力传感器通常单独使用,而这种单一模态的压力传感器往往在灵敏度、温度稳定性和抗干扰性等方面存在局限性。另外,传统的传感器通常含有脆弱的电子元件和刚性材料,因此会不可避免地出现应力集中。在长期循环荷载的作用下,传感器的工作性能会出现明显降低。为了解决这些问题,本文研制了一种基于液态金属的柔性多模态压力传感器,这种传感器可以在不同的应用环境下选择最合适的压力测量模式。该传感器的设计与制作主要包括两部分:微流控芯片、具有“倒T形”缓冲结构的传感器外壳。本文研制的新型柔性微流控芯片主体由聚二甲基硅氧烷（PDMS）弹性体和液态金属（Galinstan）构成。芯片的整体结构看起来像一个三明治,上部结构包含一个圆柱形空腔,底部结构包含一个螺旋形微流道,中间隔层将上部和底部结构隔开。最后,液态金属被注入顶部空腔和底部微流道。芯片的加工采用了软光刻技术,使得微流道尺寸能够达到μm级,显著提高了传感器的精度。通过两种不同的布线方法,这种芯片可以实现电阻/电容/电感三种模式的压力测量。本文研制的传感器外壳采用了铝合金材料（Al Si10Mg）,通过基于SLM工艺的3D打印技术制作完成。传感器外壳设计了“倒T形”缓冲结构,能够使传导到芯片上的压力分布更加均匀,有效避免应力集中现象,并利用有限元模拟软件COMSOL Multiphysics进行了验证。另外,我们探究了传感器的工作机制,建立了传感器在压力作用下电阻、电容和电感变化的理论模型。传感器组装完成后,我们对传感器进行了实验研究,并将传感器三种压力测量模式的性能指标进行了对比分析。通过理论分析和实验研究,本文的主要结论如下:基于接触力学和线弹性断裂力学等理论,推导了PDMS芯片中的微流道截面面积随施加在传感器上压力的变化规律,建立了传感器电阻/电容/电感三种压力检测模式的理论模型。压力传感器的实验数据与理论值吻合良好,表明所建立的理论模型能够很好的解释传感器的性能。电感检测模式有着最高的灵敏度,=0.10877,大概是电阻检测模式和电容检测模式GF值的10倍,表明电感检测模式在灵敏度方面远远优于另外两种检测模式。另外,电感检测模式在重复性、迟滞性和灵敏度周期稳定性方面均表现最优,表明三种压力检测模式中电感模式的工作稳定性最好。电容检测模式的线性度最好,其非线性误差为7.003%。三种压力测量模式的非线性误差均在区间7%～11%内,表明了对传感器进行线性拟合具有合理性。实验结果表明,加载速率对于传感器的工作性能基本没有影响。随着时间的增长,电感检测模式输出的电学信号漂移最小,电容模式的漂移最大。其中,电容检测模式由漂移引起的最大相对误差只有5.143%,该值在允许范围之内。三种压力测量模式中,电容检测模式有着最好的温度稳定性,在80°C～100°C范围内,其最大温度误差为8.242%;电感检测模式的温度稳定性最差,其最大温度误差为16.403%。另外,随着温度的升高,传感器的全部三种压力测量模式的灵敏度都会有所下降,原因是温度升高造成PDMS的弹性模量增大。温度修正结果表明,电阻/电容/电感三种模式温度修正后测得的压力值更接近真实压力值。综合对比分析发现,电感检测模式具有最高的灵敏度,最好的重复性、滞后性以及灵敏度周期稳定性,因此在一般工况下应优先选用电感模式进行压力测量。电容检测模式具有最好的温度稳定性和线性度,因此电容模式更适合应用于高温环境下。然而,电感和电容模式均容易受到外界磁场的干扰,造成传感器的准确度下降,因此在强电磁环境下应该优先选用电阻测量模式。