振弦式渗压计使用说明书.doc

XY-SYJ01系列振弦式渗压计（孔隙水压力计）振弦式渗压计产品图1 概述 XY-SYJ01系列振弦式渗压计用于监测岩土工程和其它混凝土建筑物的渗透水压力，适用于长期埋设在水工建筑物或其它建筑物内部及其基础，或安装在测压管内，测量结构物内部及基础的渗透水压力，并同时测量埋设点的温度。也可用于水库水位或边坡地下水位的测量。该仪器已取得国家质量技术监督局颁发的生产产品许可证，生产许可证号为：XK07-003-00005。1.1 测量原理 XY-SYJ01系列振弦式渗压计埋设于坝体或基岩内，渗透水压力自进水口经透水石作用在渗压计的弹性膜片上，将引起弹性膜片的变形，并引起振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出水荷载的压力值，同时由仪器中的热敏电阻可同步测出埋设点的温度值。 振弦式仪器的量测量采用频率模数F来度量，其定义为： 式中f为振弦式仪器中钢丝的自振频率。 （1）当外界温度恒定，渗压计仅受到渗透（孔隙）水压力时，其压力值P与输出的频率模数变化量F具有如下线性关系： 式中： 渗压计的最小读数 ，单位为kPa/kHz2；由厂家所附卡片给出。 F 实时测量的渗压计输出值相对于基准值的变化量，单位为kHz2； F 实时测量的渗压计输出值，单位为kHz2； F0 渗压计的基准值，单位为kHz2。 （2）当渗压计的渗透（孔隙）水压力恒定时，若温度增加T时，渗压计有一个输出量F，这个输出量仅仅是由温度变化而造成的，因此在计算时应给以扣除。 通过实验可知，F与T具有下列线性关系： 式中： 渗压计的温度修正系数，单位为kPa/；由厂家所附卡片给出； T 温度实时测量值相对于基准值的变化量，单位为； T 温度的实时测量值，单位为； T0 温度的基准值，单位为。 （3）当渗压计受到渗透（孔隙)）水压力和温度的双重作用时，渗压计的一般计算公式为： 式中：Pm 被测对象的渗透（孔隙）水压力，单位为kPa； 注：若大气压力有较大变化时，应予以修正。 1.2 仪器结构 XY-SYJ01型振弦式渗压计主要由三部分构成：压力感应部件，振弦感应组件及引出电缆密封部件，如图所示。 渗压计的感应部件由透水石、感应板组成。感应板上接振弦传感部件，振弦感应组件由振动钢弦和电磁线圈构成。止水密封部分由接座套筒、橡皮圈及压紧圈等组成，内部填充环氧树脂防水胶，电缆由其中引出。 2 安装埋设 2.1 验收与保管 （1）仪器到达施工现场后，应开箱检查。用户开箱验收仪器时，应先检查仪器的数量（包括仪器附件）及检验合格证与装箱单是否相符； （2）对于箱内每台仪器，先用100V兆欧表及万用表，分别检查常温绝缘电阻及线圈电阻值，绝缘电阻不应低于50M； （3）仪器存放环境，应保持干燥通风，搬运时应小心轻放，切忌剧烈震动； （4）如检测发现不正常读数的仪器，请返回厂家，不可在现场打开仪器检修。 2.2 仪器安装 XY-SYJ01型振弦式渗压计的使用场合很多，应根据不同的使用条件进行埋设安装。常用的安装埋设方式有以下几种： n 在现浇混凝土内埋设； n 在基岩面上埋设； n 在土体中埋设； n 在水平浅孔中埋设； n 在深孔中埋设； n 在测压管中安装。 渗压计在安装时应注意如下几点： （1）进水条件：必须确保仪器的进水口畅通，防止水泥浆堵塞进水口，为此应将进水口用无纺土工布或钢丝布或多层细纱布装中砂、细砂做成人工的反滤层砂袋包裹； （2）仪器预饱和：由于混凝土的渗透系数很小，而渗压计前盖空腔内有一定容积，需要一定的水量才能充填满。为了解决这个问题，使仪器的滞后尽可能的小，在仪器埋设前（将透水石取下用水煮沸，然后再装上）必须将前盖空腔装满水，并排除气泡，滤层的砂也需充分饱和，埋设时将进水口朝上，以免空腔内的水溢出。 （3）密封止水：埋设在接近坝体迎水面的仪器，在电缆引出的途中，必须设有止水板，以防止迎水面高压水顺电缆渗透。 2.2.1 渗压计安装 1 安装前的制备 （1）将透水石取下，用水煮沸； （2）渗压计前盖朝上，空腔装满水，并排除气泡； （3）根据应用场合和设计要求，安装不同进气值的透水石。安装低进气值的渗压计，宜用无纺土工布装干净的饱和细纱包裹，做成反滤砂袋，直径约为10cm； （4）安装埋设前应使渗压计及其反滤砂包保持为饱和状态。 2 仪器安装 A 在现浇混凝土内埋设 在现浇混凝土内埋设渗压计，通常埋设在采用分层浇注施工时的混凝土块施工缝上，主要用于监测在库水作用下，沿混凝土施工缝的渗透水压力。 （1）在先浇注的混凝土块层面上的测点处预留一个直径20cm、深30cm的孔； （2）在上层混凝土浇注前，将包裹反滤料的渗压计放入孔中，孔内填满饱和细沙，孔口加一盖板（如图所示）；（3）理顺电缆，引向测站，测量初值，开始混凝土浇注。 B 在基础面上埋设 a 混凝土结构物基础 （1）在基岩上钻一集水孔，孔径.5cm，深100cm，孔内填以干净的砾石； （2）将包裹细沙反滤料的渗压计放在集水孔上，在砂包上覆盖砂浆，待砂浆凝固后即可浇注混凝土（如图所示）；（3）纪录埋设前后的仪器測值。 注：当混凝土结构物（如混凝土坝）的基础需进行固结灌浆和帷幕灌浆，因压力灌浆的浆液可能堵塞集水孔和仪器进水口，故在灌浆施工之前不宜采用此法安装渗压计。 b 土石坝基础 （1）当土石料填筑高于基础50100cm时，在测点处暂停填筑，挖去填土，露出5040cm的基础； （2）在底部填20cm厚的砂，放入包裹细沙反滤料的渗压计，再覆盖2030cm的砂，浇水使砂层饱和；（3）仪器电缆沿挖好的电缆沟引向观测站。电缆沟宽50cm、深50cm，电缆线之间应平行排列，呈S形向前引伸（如图所示）； （4）用原填筑料分层回填，并用木槌分层击实。回填压实密度和含水量应与坝体设计一致；（5）仪器和电缆的回填土在120cm以内时，用人工或轻型机械进行压实；填土厚的120200cm时，可用静碾压实；填土超过200cm以上时，可进行正常碾压施工； （6）纪录埋设前后的仪器測值。 C 在土体中埋设 填筑体（如土石坝）在施工期埋设渗压计，可采用坑埋方法；在施工完毕后的运行期埋设渗压计，则可采用钻孔方法（见第E节）。 a 一般土料 （1）当土石料填筑高于设计埋设高程40cm时，在测点处暂停填筑，挖出一个底部尺寸（长宽）为3030，深为50cm的坑； （2）在底部填10cm的干净中粗砂，放入包裹细沙反滤料的渗压计，再覆盖20cm的中粗砂，浇水使砂层饱和；（3）用原填筑料分层回填，并用木槌分层击实。回填压实密度和含水量应与坝体设计一致。对粗颗粒料中的埋设，应采用反滤的形式整平埋设基床和回填土料，由靠近仪器为细料向粗料过渡（如图所示）； （4）仪器电缆沿挖好的电缆沟引向观测站。电缆沟宽40cm、深40cm，电缆线之间应平行排列，呈S形向前引伸。可根据设计要求，采用套管、槽板等对电缆进行专门的保护；（5）仪器和电缆的回填土在120cm以内时，用人工或轻型机械进行压实；填土厚的120200cm时，可用静碾压实；填土超过200cm以上时，可进行正常碾压施工； （6）纪录埋设前后的仪器測值。说明：也可采用专用钻孔工具钻孔埋设，在填筑高程高于埋设部位100cm时进行。 b 粘性土料 在粘性土料（土石坝的粘土心墙）中埋设渗压计，当透水石为高进气值时，也可以采用不设反滤料的直接埋设方法。 （1）当土料填筑高于设计埋设高程50cm时，在测点处暂停填筑，挖出一个底部尺寸（长宽）为3030，深为40cm的坑； （2）在底部用与渗压计直径相同的前端呈锥形的铁棒打入土层中，深度与仪器长度一样，拔出铁棒后，将透水石已饱水的仪器读取初值后迅速插入孔内，并用手加压。仪器压入孔内后，用原填筑料分层回填，并用木槌分层击实。回填压实密度和含水量应与坝体设计一致。（如图所示）； （3）同层仪器电缆沿挖好的电缆沟汇集在一起，并在心墙体内沿竖向引至顶部观测站。电缆沟宽40cm、深40cm，电缆线之间应平行排列，呈S形向前引伸。可根据设计要求，采用套管等对电缆进行专门的保护； （4）仪器和电缆的回填土在120cm以内时，用人工或轻型机械进行压实；填土厚的120200cm时，可用静碾压实；填土超过200cm以上时，可进行正常碾压施工； （5）纪录埋设前后的仪器測值。 D 在水平浅孔中埋设 在地下洞室围岩内或边坡岩体表面浅层埋设渗压计，需要采用水平浅孔埋设和集水。浅孔的深度为50cm，直径150200mm，如果孔内无透水裂隙，可根据需要的深度，在孔底套钻一个.30mm的小孔，经滲水试验合格后，小孔内填入砾石，在大孔内填含水细砂，将饱水的渗压计埋设在细砂中，孔口封以盖板，并用水泥砂浆封固，砂浆凝固后即可浇注混凝土或填筑土石料（如图所示）。 E 在深孔中埋设 在坝基深部、边坡、运行期建筑物内进行渗透水压力监测，需要在钻孔内安装埋设渗压计。钻孔的深度由设计确定，孔径一般不小于150mm。岩体钻孔应做压水试验，钻孔位置应根据地质条件和压水试验结果确定。 埋设前测量好孔深，先向孔内倒入2040cm厚的中粗砂至仪器埋设高程，然后将带反滤沙包的渗压计放入孔底。如钻孔太深，为防因沙包及电缆自身过重受损，可用钢丝吊住沙包，并把电缆绑在钢丝上进行吊装。经检验合格后，在其上填2040cm中粗砂，并使之饱和，再填入1020cm细砂，最后在余孔段灌入水泥膨润土浆或预缩水泥砂浆。 可在钻孔内埋设多个渗压计，实现渗透水压力的分层监测。方法同上，但应做好相邻渗压计之间的封闭隔离（如图所示）。 当设计为监测建筑物或基础深层的渗透点压力时，应将渗压计封闭在不大于50cm的钻孔滲水段内。 当钻孔岩体的渗透系数很小时，渗压计应埋设在体积较小的集水孔段内。 F 在测压管中安装 在介质渗透系数较大部位（如土石坝坝壳）的渗透水压力监测、混凝土坝的扬压力监测以及大坝两岸的绕坝渗流监测等，通常采用测压管式孔隙压力计。当工程需要实施自动化监测时，可通过在测压管中安装渗压计来实现。 渗压计的典型安装方法是将仪器直接投入到测压管中的设计位置，如混凝土坝扬压力孔内安装渗压计（如下图左所示）。当测压管很深时，应采用钢丝或细钢丝绳拴住渗压计，仪器电缆绑在钢丝绳上，缓缓放入测压管中，钢丝绳固定在管口上部。 测压管的工作状况有三种：即有压、无压和时有时无压。安装渗压计后，管口可按两种方式进行改造。一种是无压管口，如土石坝的测压管、混凝土坝的绕坝渗流孔等，其管口结构应保证能方便地进行人工比测，并对设备具有良好的防护功能（如下图右所示）。 在混凝土坝的扬压力孔测压管，经常表现为有压和时有时无压状态，测压管管口既要能密封以承受压力，而当测压管无压时又要能进行人工比测，因此需要制备专门的管口设备（下图为有压和时有时无压的管口装置的示意图）。 2.2.2 电缆安装 仪器电缆布置时不得与交流电缆一同敷设，电缆走线应尽量避免受到移动设备、尖锐材料等的伤害。埋入坝体混凝土中的仪器电缆应详细记录埋设部位，使灌浆钻孔时避开缆线。XY-SYJ01型振弦式渗压计可采用专用四芯电缆按照相同颜色芯线将仪器电缆接长，电缆接头可采用热缩管密封电缆接头技术，其步骤如下： 先将仪器电缆头每根芯线套上.3.0mm（长度34cm可自定）细热缩管，然后与电缆每根芯线一一进行对联接。各联接芯线再用电烙铁焊锡焊牢，焊锡后将细热缩管复盖住焊锡头，由中间向两边反复转动，用酒精灯或加热器对热缩管进行加热（见图）。 各芯线联接热缩好后，用J-20电工自粘绝缘胶带分别缠紧，长度要求复盖住每根芯线。然后用J-20电工自粘绝缘胶带总扎紧，要求缠均匀，长度以复盖住所有芯线为宜（见图）。 先在焊锡前套上.10.0mm二层大热缩管，长度分别为1416cm、1618cm。然后将电缆，及电缆再用锉刀锉一下，在电缆锉的位置处缠上1cm宽的红色密封胶一圈多，操作时先将密封胶一头稍加热一下，立即卷粘在锉好的电缆及电缆上一圈多，再将热缩管内层管套上进行反复转动加热，由中间向两边将气泡赶出，在密封胶位置处多多转动加热，然后再进行第二次上密封胶，操作方法同上，将热缩管外层管套上进行反复转动加热（见图）。 注意所有细、中、粗热缩套管都要事先在焊锡前套好。 2.2.3 测试基准值 渗压计测量并计算出的水压力量是一个相对基准值的变化量，所以基准取值的准确与否，将直接影响到测值的准确性。 仪器安装完成后，在无外荷载及混凝土水化热结束的情况下，可进行基准值的测试（测试基准值应在无压和恒温的状态下，如早晨测值比较稳定）。记录弦式渗压计两天以上的测值（频率和温度），如果多次测值基本相同（误差0.5F.S），此测值可作为基准值。 2.2.4 注意事项 SXX型振弦式渗压计安装定位后应及时测量仪器初值，根据仪器编号和设计编号作好记录并保存，严格保护好仪器的引出电缆。 3 数据读取人工测读和自动化采集两种方式0.1智能读数仪的产品图XY-SYJ01型振弦式渗压计可以人工测读和自动化采集两种方式进行量测。 3.1 人工测量 人工方式量测时，可采用PSM-V型振弦式仪器检测仪进行测量。 3.1.1 仪器与检测仪的连接 XY-SYJ01型振弦式渗压计仪器电缆为4芯屏蔽电缆，分别与接入检测仪的对应颜色的接线柱连接。 3.1.2 操作按照XY-DSX01型振弦式仪器检测仪使用说明书进行测量并记录测值。 3.2 自动测量 XY-SYJ01型振弦式渗压计安装埋设完毕，可接入“DG-2000型分布式大坝安全监测数据采集系统”进行测量，该系统能实现自动定时监测，自动存储数据及数据处理，并能实现远距离监控和管理。具体使用方法请参阅相关资料。4 数据处理 XY-SYJ01型振弦式渗压计渗透压力的一般计算公式为： 式中：P 渗压计的渗透压力，kPa； 渗压