大坝安全监测仪器简介.doc

大坝安全监测仪器简介一、大坝安全监测仪器选型的基本原则二、监测仪器的检验三、监测仪器及监测系统的验收四、监测仪器分类五、两种主要监测仪器的基本原理六、主要监测仪器简介七、国内外数据自动化采集设备一、大坝安全监测仪器选型的基本原则1、 总原则大坝安全监测系统的监测项目、测点布置及系统的功能、性能应满足土石坝安全监测技术规范（SL60-94）、土石坝安全监测资料整编规程（SL169-96）和混凝土坝安全监测技术规范（DL/T5178-2003）要求，如建立自动化监测系统，还应满足大坝安全自动化监测系统设备基本技术条件（SL268-2001）的要求。 2、 监测任务、测量范围的界定及仪器技术性能分析首先，应明确监测仪器的任务，是变形监测，渗流监测，压力应力监测还是环境量监测？一次还是二次？其次，应根据工程实际情况，预测并确定仪器的量程、范围；根据仪器量程范围、工程对监测精度的要求以及相关规范规定，确定仪器精度等级。第三，选择仪器型式。仪器型式的选择最重要的是仪器的可靠性，在可靠性的前提下，再考虑仪器的精确度或准确度。第四，技术经济评价。对不同型式的仪器、不同厂家的同类型仪器，比较其采购、运输、室内检测/校准、现场检验、安装方式、可维护性及维护程序、施工期观测及数据处理、（如建立自动化监测系统）占用系统资源等，进行技术、经济评价，选择合适的性价比。3、 监测设施的布设首先，划分监测项目。其次，根据监测项目及监测目的，确定监测设施安装/埋设位置（包括平面坐标、高程及相应层位），仪器、设施、设备工程编号（唯一性），并以表、平面图、断面图等形式逐一标注。4、 监测设施的安装/埋设 根据坝的性质（混凝土坝/土石坝？在建坝/已建坝？混凝土坝重力坝、拱坝、砌石坝？土石坝均质坝、心墙坝、斜墙坝、堆石面板坝、复合坝型？）设计合适的安装方式及施工工艺。5、监测仪器选型原则监测仪器应采用可靠性好，并经过长期现场考验的仪器设备；大坝安全监测和管理自动化系统，推荐采用分布式自动化数据采集系统。监测仪器应尽可能实现人工比测。根据工程情况、运行条件、监测目的和拟安装层位，确定监测仪器量程范围，以期在满足监测目的的前提下，达到最优的监测精度。如建立自动化系统，在技术性能上应具有先进性；运行应稳定可靠；操作简便实用；软件界面应友好，功能应满足数据采集、资料整编要求，有条件的水库宜在进行资料整编的基础上，建立数学模型、统计分析模型，实现监测资料的在线分析。6、自动化系统数据自动采集设备选型原则经过工程考验的具有良好的可靠性和长期稳定性的设备，且应易于安装、便于维护。宜采用分布式的智能节点网络控制技术和模块化的结构，配置应灵活。系统组网应方便，具有较好的适应性、兼容性和可扩展性。应能够允许多种供电方式，且功耗较低。监控软件应具有强大的支持功能，建议设人工补测接口。应具有良好的抗雷击性能。二、监测仪器的检测监测仪器大多在隐蔽的环境下长期运行，一旦仪器安装埋设后，一般无法再进行检修和更换。大坝工程对监测仪器能够长期、稳定运行的基本要求，决定了用于大坝安全监测的仪器的检测是必须的（不仅仅是必要的）。监测仪器检测的基本目的及内容如下：1、检验仪器工作的稳定性，以确保仪器性能长期稳定对厂家提供的产品，首先应进行外观型式检验，如：仪器外表无损伤、裂纹、锈斑，引出电缆无破损，及其它可能影响使用的残障；仪器标志牌应标明型号、规格、出厂编号、量程、绝缘电阻、制造年月、生产厂家等。其次应进行稳定性检查，一般在室温0载荷状态下对传感器进行至少为期15天的观测并记录，剔除不满足要求的产品；试验结果如不合格率超过5，应相应延长观测周期，以确保观测的可靠性。如振弦式传感器，标准规定两种试验方法的零点漂移值均为0.25F.S.，一般掌握的绝对漂移数值23Hz。2、校核仪器出厂参数的可靠性按相关标准、规范或仪器校验方法，对厂家提供的仪器进行率定、检测或校验，检验仪器精度、分辨率、重复性、线性度、滞后等技术性能指标是否满足厂标或国标的要求（厂标高于行业标、行业标高于国标）。3、检验仪器在搬运、运输过程中是否损坏此处注意：从仪器生产地运输至使用地时，检验仪器稳定性和性能时，除考虑（2）中零点漂移外，对受气压影响的仪器，应扣除由于气压影响（高程不同）。以振弦式仪器为例（非通气型），高程每增加100m，相应地频率增加13Hz或525个线性单位（频率模数）；对于超过100m的高坝，安装埋设过程中，应考虑因高程变化引起的传感器零点的变化，即每降低100m，仪器零点应以约10cm水头换算频率变化量，并以此对传感器零点进行修正（）。对于设气压观测的项目，应根据当地实际气压变化量；订货时提出明确要求，如不能确知，应标明安装地大致高程。在我们的生产实践中，国外进口传感器运输至国内，一般不合格率约5左右（GEOKON、ROCTEST、SOIL等国外仪器生产厂家无一例外）；国内厂家的不合格率一般小于5。正因如此，不论是进口产品还是国内产品，都不应以任何单方的资料或保证，作为免检的借口，检验测试是必须的途径，以避免不合格仪器应用于工程，造成不必要的损失，或因其不能提供可靠的数据依据造成误报警的假相以及给资料分析带来麻烦。三、监测仪器及监测系统的验收尽管大坝安全监测系统在监测项目、测点布置及系统的功能、性能方面可遵循SL60-94、SL169-96和DL/T5178-2003，自动化监测系统设备可遵循大坝安全自动化监测系统设备基本技术条件（SL268-2001），但目前为止，水利行业既未发布准入办法（如发布，相对的讲在选型、验收等方面要简单些），也未制定检验规程和验收标准，监测仪器或监测系统尚无可供遵循的条条框框。有鉴于此，对于监测系统及监测仪器设备的验收建议如下。1、监测仪器安装前验收生产厂家提供的监测仪器生产许可证复印件；生产厂家提供的监测仪器检验合格证原件；由具有资质的计量检测单位出具的检测报告/校验报告原件，重要项目在必要时可向计量检测单位索取原始试验数据复印件；其它信誉证明文件和质量保证承诺；安装前开箱检验合格的证明(附检验人、见证人及现场监理签证确认手续)。2、监测仪器安装后验收监测仪器安装后，安装单位应及时提供仪器设备安装/埋设记录表、安装/埋设考证表、埋设状态描述文件（如渗流监测仪器钻孔埋设柱状图）、安装竣工图、施工期观测记录表等一应证明监测仪器安装过程、安装后监测仪器处于正常工作状态的记录和文件，以及观测数据所反映的工程性态的分析图、表。在提供上述文件资料的基础上，按单元划分情况，安装单位应对仪器的安装进行质量评定。以钻孔埋设渗流监测仪器为例，下表为将一个钻孔作为一个单元工程的质量评定示例。XXX水库单元工程施工质量评定表单位工程名称XXX大坝安全监测系统单元工程量孔深21.6米、监测仪器2只分部工程名称大坝安全监测系统施 工 单 位XXXXX单元工程名称、部位孔隙水压力计安装、(K1)检 验 日 期年 月 日检查项目项 目质量标准检查记录1孔顶高程设计要求2871.71m2孔底高程设计要求2850.05m3传感器埋设高程设计要求K1a:2850.07m;K1b:2854.82m4透水范围设计要求K1a:2850.052851.19m;K1b:2854.412855.95m5孔位布置轴 距设计要求-4.85m桩 号设计要求0+161.86渗压计初始频率校核设计要求满足7封孔按规范规定满足8传感器外观无锈蚀、损伤无锈蚀、损伤9室内检测国标要求满足10现场检测测值稳定测值稳定11接地桩设计要求满足12信号避雷器设计要求满足13连接避雷器前后传感器测值一致一致14电缆及其铺设设计要求满足15数据自动采集设计要求满足施工单位自评意见质量等级监理单位复核意见核定质量等级检查项目共查?项，优良?项，合格?项。 优良/合格？优良/合格？施工单位： 质量评定人：项目负责人：监理单位名称核 定 人3、监测系统验收 监测系统的验收形式建议参照水利水电建设工程验收规程（SL223-1999）和水利水电工程施工质量评定规程（SL176-1996）执行，验收内容按/参照大坝安全自动化监测系统设备基本技术条件（SL268-2001）。四、监测仪器的分类变形观测仪器沉降仪水管式沉降仪电磁式沉降仪静力水准仪横臂式沉降仪测斜仪伺服加速度计式测斜仪电阻应变片式测斜仪振弦式测斜仪倾斜仪位移计引张线式水平位移计滑动电阻式位移计振弦式位移计测缝计滑动电阻式测缝计振弦式测缝计差动电阻式测缝计光学仪器大坝视准仪全站仪渗流观测仪器孔隙水压力计测压管渗漏水量观测仪压力（应力）观测仪器孔隙水压力计振弦式孔隙水压力计差动电阻式孔隙水压力计双水管封闭式孔隙水压力计压阻式孔隙水压力计气压式孔隙水压力计土压力计振弦式土压力计差动电阻式土压力计气压式土压力计温度观测仪器铜电阻温度计动态观测仪器动孔隙水压力计动土压力计动位移计加速度计接受仪表振弦式仪器接受仪表差动电阻式仪器接受仪表压阻式仪器接受仪表气压式仪器接受仪表伺服加速度计式仪器接受仪表电阻式仪器接受仪表电阻应变片式仪器接受仪表电容式仪器接受仪表电平仪接受仪表电感调频式仪器接受仪表五、两种主要监测仪器的基本原理1、振弦式仪器发展历史 最早开发振弦式仪器的国家是前苏联，时间约在20世纪30年代初。弦式传感器法国的TELEMAC公司在三十年代中期即研制开发, 三十年代末投入正式应用, 至今已有70多年的历史，1999年TELEMAC公司因经营不善及软件对克因公司的过分依赖，导致被加拿大ROCTEST 公司收购。五十年代, 美国(如SINCO公司)、德国、意大利, 加拿大（ROCTEST 公司）等国家相继开发了不同型式的弦式仪器。19962002年中加合作项目引进的主要是ROCTEST 公司的监测仪器和美国GEOMATION公司的数据采集系统。 我国对弦式仪器的开发研制, 始于六十年代初, 由上海城建局和南京水利科学研究院土材所研制、应用。弦式仪器在我国土石坝原型观测中的应用始于1965年, 首先在浙江横山水库试用并取得成功, 正常运用达二十六年之久。国内的仪器生产史已近40年，客观的讲，国内振弦式仪器的生产当以南京水科院为最早，在20世纪末国内10数家上产厂家的技术基本上源于水科院。但真正的发展和技术上进步应属于近5年的事，不管是性能、系列还是外在质量，都取得长足的进步，应用领域进一步拓宽，在水利工程、地基加固及石油化工等领域都得到广泛应用, 在水利工程上的应用前景是广阔的。 70年的历史说明：振弦式孔隙水压力计工作原理 1 2 4 1. 承压膜p 2. 钢 弦 3. 线圈 4. 支架 3 传感器结构示意图 对于两端固定且拉紧的弦, 其自振频率如下式所示: = (1)式中:钢弦的自振频率(Hz)或(1/s),钢弦的长度(m)，钢弦所受张(应)力(kN/m)，钢弦的材料密度(kg/m)。 传感器的承压膜可视为周边嵌固的圆形薄板, 在均布载荷作用下, 其中心挠度如下式所示: =()P (2)式中: 承压膜有效半径(m)，H承压膜厚度(m)，承压膜材料泊松比(无量纲),P承压膜所受均布载荷(MPa)， 承压膜材料杨氏模量(GPa)， 承压膜中心挠度(m)。 由图1可见, 承压膜挠度与钢弦的微变形如有下关系: = - (3) 由(1)、(2)、(3)式可得: P=(-)- (4a) 令K=则有 P=K(-)-K (4b) 如略去一阶小量的影响,可得 P=K(-) (5) 式中: 传感器零压下的钢弦振动频率(Hz)，传感器在压力下的振动频率(Hz)，K传感器系数(MPa.s2)，钢弦材料杨氏模量。由式(5)可知, 传感器一旦装配完成, 其零压频率和其传感器系数K也随之确定, 只要测得受压工作状态下的频率, 压力P也便随之确定。特点l 非电量测量，基本不受接引线长度影响，信号传输距离可达1km，经特殊处理，信号可传输数公里。l 结构简单，长期稳定性好。l 易于实现自动化。2、差阻式仪器差动的概念首先，差动是减小非线性的一种技术措施，目的在于消除或减小由于结构原因引起的共模误差，基本原理如下：设一传感器之输出为：Y1=a0+a1X+a2X2+a3X3+a4X4+ .(1)另一个相同的传感器，但其输入量符号相反，它的输出为Y2=a0a1X+a2X2a3X3+a4X4.(2)（1） （2）即为：Y=2(+a1X+ a3X3+)这样，总输出消除了零位输出和偶次非线性项，得到的是对称于原点的相当宽的近似线性范围，在减小非线性的同时，使传感器灵敏度提高一倍，且抵消了共模误差（如温度误差）。测量方式A五芯测量5线制所测得的结果将不受接长电缆长度（5km）的影响。B三芯测量3线制所测得的结果将直接受到接长电缆长度的影响。C四芯测量4线制所测得的结果将间接受到接长电缆长度的影响。建议有条件的工程采用5线测量方式。六、主要监测仪器简介（一） 变形观测仪器1、光学仪器经纬仪、水准仪、大坝视准仪、全站仪。根据工程测量精度的需要，选择相应的精度等级的观测仪器。国产经纬仪、水准仪可选厂家较多，北光、苏光、南京1002厂仪器均较成熟，可供选购。水准仪建议选择自动安平式正像产品，观测便捷（价格1000100000元不等）。配套设施，如固定觇标、移动觇标、强制对中装置根据经济条件及观测精度要求，可选择南京1002厂或成都飞翔机械厂产品。大坝视准仪虽在工程中有一定运用，但据用户反映，效果欠佳，最好不用。全站仪是一种兼有电子测距、电子测角、计算和数据记录及传输功能的自动化、数字化的三维坐标测量与定位系统，用于大坝变形观测，不仅便捷、准确，而且减少了传统意义上的人为观测误差及资料整编分析中的可能造成的数据差错。全站仪选型建议有条件的工程选用瑞士徕卡公司生产的TCA2003型红外线电子全站仪，其基本精度指标为0.5/，1mm+1pmm；如受资金条件限制，美国天宝公司的56系列产品或德国蔡司的产品也可选用；如条件差距大，不必勉强降格选用国产或日产产品，建议选用常规光学测量仪器。光学测量仪器从精度、稳定性、适用性、功能型、耐久性、长期可靠性等方面衡量，西洋货远优于东洋产品。注意：如采用全站仪精心变形观测，工作基点站的设置应可靠、方便，在地形条件许可，工作基点应尽量多设，以确保观测网的可靠性和相互校核，即使受地形限制，仍建议至少设4个工作基点，避免因个别基点遭到破坏导致的基点网的无法恢复的破坏。基点站的设置应注意以下几点： 角网最小夹角不小于30。 全站仪不能直接用于高程测量，强制对中装置的设计使用、棱镜的安装、保护应与供货商充分论证，并定制适合于高程测量的棱镜安装装置。 十字丝棱镜选用设备生产厂家地原配棱镜当然是好的，但价格太高；目前国产棱镜如苏州春光仪器厂的产品品质能够满足观测需要，价格只有进口产品的1/4。 全自动观测还是需要时分组人工观测，根据工程情况、测量频率确定。 基点网的构建示意图见下图。S1S2S5S3S4 2、变形观测仪器沉降仪A水管式沉降仪用途及使用范围 用于监测土石坝施工期和运行期间坝体内固结和沉降(垂直位移)情况，从而判断坝体的稳定性。适用于大变形、施工期埋设，可实现自动化测量。仪器的工作原理和基本结构水管式沉降仪观测坝体内部沉降是利用液体在连通管两端的水面最终会形成同一水平面的原理制成。如下图所示。如果大坝内部某测点没有沉降发生，观测房测量管水位不会产生变化；反之，如埋设在坝体内部的测头随坝体下降，则坝面测量管水位也跟随下降。从而，判断出大坝内部某一测点相对于观测房的沉降值。主要技术参数测量范围：0100cm测量精度：2mm环境温度范围：可以在-20 +60的环境温度下工作(摄氏零度以下测管内使用“防冻液”)。读数稳定时间：一个测头从开始溢流到测管水位稳定(即两端水平)所需时间约为3分钟左右。B电磁式沉降仪沉降量的测量由两大部分组成：一是地下材料埋入部分，由沉降导管和底盖、沉降磁环组成；二是地面接收仪器，由钢尺沉降仪、测头、测量电缆、接收系统和绕线盘等部分组成，观测精度约2mm。沉降管的埋设安装有2种方式：一为施工期埋设此种埋设方式沉降磁环可正确定位，但在施工期间沉降管保护较困难，管周围需人工夯实；二为已建坝钻孔埋设能够避开施工干扰，但钻孔封堵应到位，沉降磁环定位准确度欠佳。一般情况下，沉降和水平位移观测共用1根管，即测斜沉降管。管从材质上大致分为PVC管和铝合金管；管内径基本为45和60两种。建议：施工期埋设采用铝合金管；管内径应与测斜仪规格匹配。C静力水准仪静力水准仪是测量两点或多点间相对高程变化的精密仪器，液体静力水准仪又称连同管水准仪，与水管式沉降仪原理相同，可以认为静力水准系统是一种高精度的水管沉降系统，其仪器型式有电容感应式、差动变压器式和振弦式。其中前两种型式可分辨0.01mm，后者0.050.15mm。国内常用的电容感应式仪器以南瑞RJ型电容式静力水准仪为代表，其性能指标如下： 量程：20,40,50,100mm 分辨率: 0.01mm 精度:0.10.3mm 长期零飘:0.5F.S./年 温度系数:0.05F.S./ 环境温度:3060振弦式静力水准监测仪器以基康4675型沉降监测系统为代表，它是由一系列带液位传感器的储液罐组成，储液罐由一根充液管互相连通。基准罐置于一个稳定的标点，而其他的储液罐置于标高大致相同的不同位置，当任何一个储液罐相对于基准罐发生沉降时，将引起该罐内液面的上升或下降。本系统特别适合那些要求高分辨率的关键场合，可以检测出小到0.050.15mm的沉降变化。4675仪器性能指标如下：技术参数测量范围（mm)150 300 600精 度 0.1%F.S.（0.15 0.30 0.60mm）灵 敏 度 0.025%F.S.（0.0375 0.075 0.15mm）温度范围（）20+65稳 定 性0.05%F.S.配套设备BGK2-250V6 四芯屏蔽电缆通液/通气管BGK-408（选购） 振弦式读数仪 测斜仪A伺服加速度计式测斜仪伺服加速度计式测斜仪敏感元件是伺服加速度计，有单项和双向两种（、）,国内厂家有航天部33所、南京自动化设备厂，国外有GEOKON、SINCO、SOIL、ROCTEST等，使用精度基本相当，进口仪器稍高但价格相差大(1:5)。测斜仪测斜仪与测斜管一起使用，测量边坡，滑坡、大坝、道基和回填的横向变形，也可以用来测量墙洞，矿井、隧道、船坞、抗滑桩和板桩的偏移。测斜仪的防水不锈钢壳内装有两个力平衡伺服加速器可同时测出两个方向的位移。可选购不锈钢携带箱。技术参数标准量程53灵敏度10弧秒(0.05 mm/m)系统总精度6 mm/30 m温度范围050长度直径70025 mm测斜管尺寸5090 mm轮距0.5 mB电阻应变片式测斜仪电阻应变片式测斜仪外部结构、尺寸与伺服加速度计式测斜仪基本相同，不同的是：它的敏感元件是由应变梁和重锤组成的弹性摆，测量范围10，精度比伺服加速度计式测斜仪低，但价格也只是其1/5左右。C固定式测斜仪 振弦式测斜仪外部结构、尺寸与伺服加速度计式测斜仪基本相同，不同的是：它的敏感元件也是一个弹性摆，测量范围10。振弦式固定测斜仪 振弦式固定测斜仪与接近垂直的测斜管配套使用，测量横向水平位移，使用原理类似于伺服加速度式测斜仪，其安装为固定式，即设定的固定测斜仪系统固定安装在测斜管里，以便自动及连续的监测，可以串连数个传感器（蜈蚣式串接）以获得剖面位移图。技术参数标准量程10灵敏度10弧秒(0.05 mm/m精度0.1%F.S温度范围-2080长度直径17832 mmD倾斜仪a)便携式倾斜仪6021型倾斜仪是一种便携式仪器，用于测量诸如大楼、大坝、堤坝等结构的倾斜，也可用来测量边坡、坑口、洞壁（如泥浆墙）等的相对稳定性。陶瓷或黄铜的倾斜板永久的装在被监测的垂直或水平的结构上，测量时，倾斜仪放在倾斜板上使用。技术参数标准量程30灵敏度10弧秒（0.05 mm/m）精度0.1F.S尺输出5VDC温度范围050冲击值1000g长宽高15989143 mmb)6350型振弦式倾斜仪6350型振弦倾斜仪用于测量诸如大楼，大坝和堤坝等结构的倾斜，也可以用来测量坡，井口和墙洞（如泥浆墙）等的相对稳定性。本倾斜仪永久的装在被监测的结构上，并可以在水平或垂直表面上进行测量。技术参数标准量程10灵敏度10弧秒（0.05 mm/m）精度0.1F.S温度范围-2080长度直径15932 mmc)6700型电测水平梁6700型用来测量大坝、建筑、隧道、堤坝和连续墙等结构的角位移。它易于安装、成本低、可代替加速仪式传感器沉降系统。可提供水平或垂直型号来测量各向位移差和倾斜。技术参数标准量程15弧分，13灵敏度0.03%F.S.R重复性0.1%F.S温度范围-2050最大热误差0.2%F.S/传感器阻抗550梁身长度1、2 m位移计A引张线式水平位移计引张线式水平位移计是由受张拉的铟瓦合金钢丝构成的机械式水平位移测量装置。适用于土石坝施工期埋设、初运行期观测；或用于混凝土坝运行期观测。选型前提：具备适合的安装空间。特点：测量范围大，结构简单、耐久性好，观测数据直观可靠。B滑动电阻式位移计滑动电阻式位移计传感元件是一种直滑式合成型电位器（日本进口），建立不同的位移量与电位器滑动臂所在位置产生分压的函数关系，通过数字电压表测出这一电压变化，即可推算出位移量。适用于土石坝施工期内部埋设、初运行期观测；已建土石坝开挖埋设；面板坝周边缝观测，可承受约1MPa水压。特点：测量范围大（50、100、150、200mm），结构简单、耐久性好。但接线应于安装前率定。2只、3只位移的组合，可组成两向或三向位移计，注意：两向、三向位移计支架须专门制作，铰接为万向铰，否则无法反映2向或3向变形。C振弦式位移计a)埋入式测缝仪（位移计）埋入式测缝仪用于测量结构间的裂缝，例如在混凝土大坝块体之间的裂缝，它通常是横跨结合部，以监测接缝的开合，仪器内部的万向节能适应一定程度的剪切运动。技术参数标准量程25，50, 100 mm灵敏度0.02%量程精度0.1%F.S非线性0.5%F.S温度范围-2080 长度直径20045，40551 mmb)裂缝计（位移计）（表面型）裂缝计用来测量表面裂缝和接缝的变化，它可通过灌浆、 栓固或将两个带球绞的螺杆固定到裂缝的两侧。技术参数标准量程25，50，100 mm灵敏度0.02%量程精度0.1%F.S非线性0.5%F.S温度范围-2080 直径8 mm(滑杆)/25 mm(线圈)长度318，362，527 mmD多点位移计多点变位计是将34支测缝计组合在一起，按不同深度梯度埋设，用于测量同一测孔中不同深度裂缝的开合度。适用于隧洞、厂房、洞室、边坡、坝基等不同深度的变位观测。测缝计A滑动电阻式测缝计见滑动电阻式位移计B振弦式测缝计见振弦式位移计C差动电阻式测缝计测缝计用于埋设在水工建筑物及其他混凝土建筑物内部，测量建筑物伸缩缝的开合度。经改装可制成表面裂缝计、基岩变位计、多点变位计等，同时可兼测埋设点的温度。测缝计由上接座、钢管、波纹管、接线座和接座套筒等组成仪器外壳。外套塑料套以防止埋设时水泥浆灌入波纹管间隙内，保持伸缩自如。主要技术参数型 号CF-5CF-5GYCF-12CF-12GYCF-40CF-40GYCF-25测量范围拉伸 mm551212404025压缩 mm1111151515仪器长度 mm265325265325330395410最大直径 mm37474741最小读数 mm/0.01%0.0150.040.070.042温度测量范围 -25 +60温度测量精度 0.5温度修正系数 mm/0.0040.0050.006绝缘电阻 M50耐水压 MPa0.520.520.525备 注CF-25：两头法兰直径：63mm，用于碾压坝（二）渗流观测仪器1、孔隙水压力计孔隙水压力计型式、品类、厂家繁多，质量良莠不齐，请选择时按照前面所说的选型原则，慎重选用，对未经工程实际考验的仪器，应充分论证，避免不必要的损失。国内工程因选型不慎的例子可谓屡见不鲜，当引以为戒。振弦式孔隙水压力计振弦式孔隙水压力计国内外厂家很多，国外主要厂家有GEOKON、SINCO、ROCTEST公司，国内有南京水科院、葛南公司，江苏金坛5家、丹东3家。以基康产品为例，介绍几种孔隙水压力计及其适用范围，没有特别推介之意，旨在说明其外部结构形式及性能指标。A)4500S型4500AL(V)型标准压力计（渗压计）4500型标准压力计用以测量流体压力，例如地下水位，坝体、土体的孔隙水压力等等。也可以用来装在孔内，监测井和测压管的压力或水位。4500AL型用于低压量程。4500ALV型可自动进行大气压力变化的补偿。所有型号压力计带热敏电阻测温以及雷击保护器。技术参数标准量程(S型)0.35，0.7，1，1.75，3.5，5.25，7.0 MPa；(AL/ALV型):35，70，175 KPa超量程2额定压力灵敏度0.025%F.S精度0.1%F.S(0.1%F.S任选)线性0.5%F.S长度直径(S型)13319 mm(AL/ALV型)13325 mmB)4500B、4500C型小直径压力计（渗压计）这些压力计能在小直径、非标准的测压管中很好的用于自动化测量。4500B型可放入19mm直径的管中，4500C可放入12mm直径的管中。技术参数标准量程(B型)0.35，0.7，1.75，3.5，7.0 Mpa；(C型)0.35，0.7，1.75 MPa超量程2额定量程灵敏度(B型)0.025%F.S；(C型)0.05%F.S精度0.1%F.S线性0.5%F.S(0.1%F.S任选)长度直径(B型)13317.5 mm；(C型)16511 mmC)4500DP型钻入式压力计4500DP型钻入式压力计在其坚固的外壳内装有传感器，并有一个EW钻杆螺纹和可折卸的尖端，将其拧到EW钻杆端部并将电缆穿过钻杆内孔，该压力计可以被直接推进软土。4500DP型钻入式压力计适用于软土、基坑、回填以及高温项目。技术参数标准量程0.0350.7 MPa超量程2额定压力灵敏度0.025%F.S精度0.1%F.S线性0.5%长度直径20338 mmD)4500HD型增强压力计4500HD增强型压力计用来直接埋入土方或碾压混凝土里。4500HD型与铠装电缆一起使用，以承受高强施工荷载，建议用于土坝及碾压混凝土坝。技术参数标准量程0.0350.7MPa超量程2额定压力灵敏度0.025%F.S精度0.1%F.S线性0.5%长度直径20338 mm差动电阻式差动电阻式孔隙压力计是一种供长期测量混凝土或地基内孔隙水压力并能兼测温度的传感器。在外界提供电源时，它所输出的电阻比变化量与孔隙压力变化量成正比，而输出的电阻值变化量与温度变化量成正比。型 号SZ-2SZ-4SZ-8SZ-16SZ-4A外形尺寸最大直径 mm5858313185长度 mm140140140140144压力测量范围 kPa020004000800016000400最小读数 kPa1.4712.9425.88411.7681.5线性及重复性2%温度测量范围 0+40温度测量精度 0.5温度灵敏度 /0.2温度修正系数 kPa/1.4712.9422.9422.9421绝缘电阻 M502、测压管 又称竖管式孔隙水压力计，规范规定：作用水头小于20m，渗透系数大于或等于104cm/s，宜采用测压管。水工建筑物测压管水位观测试行技术规范（SDJ/SG75165）是1965年颁布，如确须采用测压管，应注意花管的加工、反滤、防锈处理，据说已又钢管替代品，如不锈钢管、高强度塑管等，建议参照有关工程经验和实际应用效果加工和安装，并切实做好管外封堵埋设，避免客水渗入造成观测数据失真。3、渗流量观测仪器渗流量观测仪器有多种方式和型式，根据渗流量的大小，采用量水堰的方式或容积法观测。对于设堰观测，观测仪器可分为接触式和非接触式两种方式：接触式仪器一般通过测量堰上水头，再通过经验公式推算，有条件的情况下，应同时观测渗流水温，以便进行标准流量的换算。非接触式主要为超声波仪器。常用的观测仪器有微浮子式、电容式、微压式压阻传感器。以振弦式为例介绍其安装使用及注意事项。微压压力传感器（4580型压力传感器 ）4580型压力传感器用于非常低的流体压力测量，例如井中地下水位变化，河流的水位，量水堰、测流槽等等，可以测量出0.2mm的水面变化。非通气型可用作气压计来测量大气压力的变化。量水堰仪GEOKON公司产品，水位监测系统用振弦力传感器提供一种高灵敏度可靠的水位监测手段，其主要部件是悬挂在力传感器下的圆柱形重力浮子，重力浮子的一部分浸在水里，由于水面的变化，改变了圆柱形浮子的浮力，而直接作用在振弦传感器上，改变了它的张力，从而改变了它的谐振频率。此种传感器是通气型，精度高。不管是国内产品还是进口产品，通气型仪器可消除气压影响，这是优点；但用于高湿度区域有一定的限制，即通气管外接干燥器须定期烘干，否则一旦潮气进入传感器内腔，可能会造成仪器不可逆转的失效。4675型量水堰仪安装时零点须现场确定，如精度要求较高，建议采用静水法；实在没有条件，可采用实测堰上水头后，反推零点。如现场安装气压计，建议将通气管封闭，对测值进行气压修正。注意：气压修正的换算系数。YL型电容式量水堰渗流量仪 量程:80,100mm 综合精度:0.10.3mm 长期零飘:0.5F.S./年 温度系数:0.05F.S./ 跟踪测针式水位计 量程:200,400mm 综合精度:0.10.2mm（三）压力（应力应变）观测仪器1、孔隙水压力振弦式孔隙水压力计见渗流观测仪器差动电阻式孔隙水压力计见渗流观测仪器双水管封闭式孔隙水压力计 宜用于施工期埋设，属人工测读系统：人工充气、压力表读数。压阻式孔隙水压力计 精度高，一般可达1/1000，特殊要求可达5/10000，温度补偿已基本解决，但存在零点漂移的弊病，如采用建议：采用非埋入式的安装方式，以便能够适时校验零点。E气压式孔隙水压力计一般情况下不推荐2、土压力振弦式土压力计国内生产厂家以南科院为代表，国外生产商有GEOKON、ROCTEST、SINCO等。结构型式大同小异。土压力计主要由压力盒、压力传感器、油腔、承压膜、连接管和屏蔽电缆等组成。压力盒由两块圆形的不锈钢板焊接而成。两块钢板之间约有1mm间隙，构成一空腔，腔内灌满变压器油或硅油。A)4800型土压力计(土中土压力计)4800型土压力计用来测量土方和堤坝的总压力。压力计的两个园形不锈钢面板的周边焊到一起，两个面板之间窄小的空腔内充满除净空气的油。作用在二个面板上土压力的变化引起盒内流体压力的增加，振弦压力传感器将这个压力转换成频率电信号，并经电缆输送到读数位置。技术参数标准量程0.35，0.7，1.7，3.5，5 MPa超载能力150% F.S灵敏度0.025% F.S精度0.1% F.S高度直径6230 mmB) 4810型边界土压力计4810型边界压力计用来测量混凝土或钢结构与土体接触面的土压力。边界土压力计有一个超厚的背板，以减少集中负荷的影响，盒上的耳朵帮助压力计在安装时能固定在混凝土或结构物上。注意：背板侧靠刚性体安装标准量程0.35，0.7，1.7，3.5，5 MPa超载能力150% F.S最大灵敏度0.025% F.S高度直径12230 mm技术参数差动电阻式土压力计结构型式与振弦式基本相同，不同的是传感元件而已。应说明的是：34只土压力计相互间互成一定的角度组成土压力计组成组埋设，即可根据应力状态理论求得观测点上的主应力和最大剪应力。同时说明一点：土压力计对于大坝施工期资料的收集及筑坝技术的研究是有意义，但因安装埋设技术要求比较高，国内外安装成功率（成活率）都不太高。气压式土压力计一般情况下不推荐3、应变振弦式应变计 A)表面应变仪VSM-4000型应变仪主要用于焊接到各种钢结构的场合，可以直接粘结到混凝土或钢结构表面。B)点焊型应变计点焊型应变计用来在钢结构上和空间受限制的加强筋上测量应变可以用点焊枪点焊或用特殊的环氧快速粘接，后一种方法推荐在混凝土上使用。C)混凝土埋入式应变计这种应变计可直接埋入混凝土中使用。D)土体应变计土体应变计两端带有法兰端，用来测量大坝、堤坝等结构的纵向变形，它也可以通过灌浆或液压锚头固定两端来测量岩石或土体中孔的整体变形。仪器长度可以从0.5100米。E)钢筋应变计钢筋应变计通常用于测量基础、泥浆墙、预制桩、船坞、闸门、桥拱、隧道衬砌等等，可直接埋入混凝土中。连接杆可独立的与钢筋并排安装，较大尺寸的也可可直接焊接到钢筋上，焊接建议采用对焊方式，尽量避免搭焊。差阻式应变计差动电阻式应变计用于埋设在水工建筑物及其它混凝土结构物内部，测量结构物的内部应变以计算其应力。也可应用于浆砌块石建筑物或基岩的应变测量，并可兼测埋设点的温度。给应变计增加一些附件，可以制成钢板计及基岩变位计，用于测量压力钢管及钢板的应变及基岩变位。4、力（应力）钢缆测力计标准量程20,000灵敏度5精度0.1%F.S非线性0.5%F.S温度范围-2080长度直径20345 mm钢索测力计用来测量 钢筋和钢缆的应变，它两端各有一个卡子，可牢固的将其卡在钢缆上并且不会损伤钢缆。订货时应注意卡子尺寸。锚索测力计振弦式测力计由经过热处理的高强度合金钢元筒组成，合金钢园筒内安装有36个高精度振弦传感器测量施加到园筒上的载荷。由于采用多个传感器，可差动电阻式钢筋计系列差动电阻式钢筋计，用于埋设在水工建筑物和其他钢筋混凝土建筑物内部测量钢筋应力，并可以兼测埋设点的温度。给钢筋计增加一些附件后，可以改制成锚杆应力计，用于测量锚杆的应力。（四）温度观测仪器1、铜电阻温度计DW型电阻温度计是原型观测仪器之一，用SQ系列数字式电桥或SBQ-5水工比例电桥进行测量，用来观测坝体、隧洞、厂房等建筑物内的温度。主要技术指标测量范围: -30+70测量精度： 0.3耐压：2MPa2、振弦式温度计GEOKON 公司振弦式温度计包括一个不锈钢的传感器体，用来安装振弦元件，由于传感器体和钢弦的热膨胀系数不同，就可以组成一个简单的但灵敏的温度测量装置，其量程一般为100，精度0.5%F.S，也就是0.5。土石坝型谱温度计仅铜电阻式温度计，用户可根据实际需要选用铜电阻式、振弦式或热敏电阻式。（五）水位观测仪器1、浮子式水位计浮子式水位计由水位传感器部分和水位显示器部分组成，自身配套后，可有线或无线遥测实时水位。用于江河、湖泊、水库、渠道、地下水及各种水工建筑物处的水位测量。 主要技术指标 浮子直径：15cm 水位轮工作周长：32cm 平衡锤直径：2cm 测量范围：40m( 特殊：80m ) 分辨力：1cm 最大水位变率：100cm/min 水位轮启动力矩：0.015m 编码码制：格雷码 显示方式：机械数字显示（编码器上） 显示位数：四位水位值（cm） 准确度：10m量程时，0.2% FS；10m量程时, 0.3% FS 工作环境温度：-10+50（测井水体不结冰） 2、其它型式的水位计水位监测仪器种类繁多，除浮子式之外，还有压力式（振弦式、压阻式、差阻式等）气泡式、超声波式等等，但这些仪器均