测压管埋设安装与灵敏度检验规范的改进

1、测压管埋设安装与灵敏度检验规范的改进前言测压管安装、封孔完毕后应进行灵敏度检验。检验方法采用注水试验，一般应在库水位稳定期进行。试验前先测定管中水位，然后向管内注清水。若进水段周围为壤土料，注水量相当于每米测压管容积的 35倍；若为砂粒料，则为510 倍。注入后不断观测水位，直至恢复到或接近注水前的水位。对于粘壤土，注入水位在五昼夜内降至原水位为灵敏度合格；对于砂壤土，一昼夜降至原水位为灵敏度合格；对于砂砾土， 12h降至原水位或注水后水位升高不到 35m为合格。 当一孔埋多根测压管时，应自上而下逐根检验，并同时观测非注水管的水位变化，以检查它们之间的封孔止水是否可靠。摘要对病险水库在除险加固

2、工程中，大坝安全监测部分的渗压监测测压管灵敏度检验原规范的要求作了一定的改进，从而在基本不增加工程投资的情况下，使大坝渗流监测工程增加了可供研究的数据，并通过对试验数据的定量分析掌握土石坝体的填筑质量以及今后运行过程中坝体的稳定性，从而对大坝安全监测的分析拓展了渠道。背景我国累计兴建了87000 多座水库，这些水库绝大多数建于上世纪50 年代末到 70 年代初，限于当时的技术经济条件，有相当一部分水库存在不同程度的病险问题，不仅效益难以充分发挥，而且成为重大安全隐患。水库的大坝安全监测设施经多年的运行后，或报废或带病运行都需要进行改造更新， 而土石坝的渗流安全问题在大坝整体安全中占有重要地位，

3、 对于土石坝渗流压力监测渗中的压力观测仪器不论是选用测压管或孔隙水压力计观测，在病险水库除险加固中一般都需重新钻孔埋设，而在 土石坝安全监测技术规范中，仅仅依据经验对测压管的灵敏度进行宏观评价，未对试验方法与数据作具体要求， 也没有对试验数据进行量化分析，这样使大量的试验数据失去其就应有的作用，不能发挥出全部的作用。同时， 在土木工程中，测压管常用于确定地下水流向、流速和允许开采量的评价， 在水利水电工程中用于对土石坝渗流断面中渗流场自由表面线的位里的观测， 用以了解浸润线的位置和变化，判断渗流是否正常。通常在土石坝上选择三个以上有代表性的横断面，各布设不少于三个浸润线观测孔，孔内埋设测压管。

4、本文在基本不需增加工程投资与工程量的情况下，改进过去土石坝坝体测压管灵敏度检查试验的方法，通过对试验数据的分析了解土石坝体的填筑质量，通过渗透系数时效性变化对坝体渗透稳定进行分析的一种方法。一、安装方法一般将同一断面上，各孔的水位连成断面浸润线。为能精确测定测压管中的地下水位，要做好如下几方面的工作。1 造孔为有足够容隙填充封孔材料，终孔直径为110mm 。造孔采用硬质合金或金钢石钻头反循环钻进，并对岩芯作编录描述。严禁用泥浆固壁。需要防止塌孔时，可采用套管护壁，如估计难以拔出，应事先在监测部位的套管壁上钻好透水孔.终孔后应测量孔斜，以便精确确定测点位置。2 测压管制造测压管采用公称口径为50

5、mm 镀锌钢管，测压管由透水段和导管组成。透水段可用导管管材加工制做，进水孔每断面布置6 孔，上下断面孔位错开,孔排距 16mm ，孔径 8mm ，孔眼毛刺磨光。面积开孔率为13.3% ，测压管透水段的外壁包扎过滤层，过滤层的内层采用铜丝网，过滤层的外层采用棕皮（或土工织物）等不易腐烂的材料，内外过滤层用14# 铅丝缠绕扎紧，并与孔眼位置错开，丝距 150mm ，双层缠丝，管底封闭，不留沉淀管段。透水段顶端与导管牢固相连。导管段应顺直，内壁光滑无阻，接头采用外箍接头。并在接头处设置导正箍装置，以免花管斜靠孔壁堵塞砂砾料。3 测压管安装下管前应先在孔底填约10cm 厚的反滤料。下管过程中，必须连

6、接严密，吊系牢固，下置时使钻塔滑车与孔位处一直线，以保证管身顺直放入孔内，避免与孔壁发生激烈磨擦。 设计钢管时预留1m 进口管保护测压管孔口。将按设计要求加工的进水管下入孔内，进水管及导管下置完后，将事前洗净、风干的砂砾（或绿豆石）缓慢放入孔中，边放砂砾边摇动导管，填一段拔一段护壁套管，使砂砾密实地充填在进水管周围。以免砂砾架空。放入砂砾石直至充填至进水段高度。对反滤料的要求，既能防止细颗粒进入测压管；又具有足够的透水性，一般其渗透系数宜大于周围土体的10100 倍，对粘壤土或砂壤土可用纯净细砂；对砂砾石层可用细砂到粗砂的混合料。4 封孔非反滤段，严密封闭，以防降水等干扰。封孔材料，采用膨润土

7、球或高崩解性粘土球，要求在钻孔中潮解后的渗透系数小于周围土体的渗透系数。土球应由直径 510mm 的不同粒径组成，应风干，不宜日晒、烘烤。封孔时需逐粒投入孔内，必要时可掺入10%20% 的同质土料，并逐层捣实。切忌大批量倾倒，以防架空，管口下1 2m 范围内应用夯实法回填粘土。封至设计高程后，向管内注水，至水面超过泥球段顶面，使泥球崩解膨胀。5 灵敏度试验测压管安装、封孔完毕后进行灵敏度检验。检验方法采用注水试验，试验前用电测水位计先测定管中水位，然后向管内注清水，若进水段周围为壤土料，注水里相当于每米测压管容积的35 倍；若为砂粒料，则为510 倍。注入后不断观测水位，直至恢复到或接近注水前

8、的水位。对于粘壤土，注入水位在五昼夜内降至原水位为灵敏度合格；对于砂壤土，一昼夜降至原水位为灵敏度合格；对于砂砾土，12h 降至原水位或注水后水位升高不到3 5m 为合格。6 管口保护灵敏度合格者，应尽快安设管口保护装置。测压管安装初验后，导管出露部分采用直径150mm 的管件焊制成保护外套，将其用混凝土固定在测压管的管口并上锁，以防雨水进入和人畜破坏。二、灵敏度改进方法1 采用方法测压管按设计要求安装，如果安装的是渗压计，则应先下套管（套管下端进行栓塞保证止水可靠）至设计高程然后开始试验。注水水位应为测压管透水段（以滤料顶面为准）以上510m ， 水位观测开始间隔为5min 观测 5 次，然

9、后间隔为 10min 观测 3 次、 30min 观测 2 次，最后根据水头的下降速度逐渐扩大时间间隔，直至水头恢复或接近初始水头时结束。应在现场绘制水头下降比与时间（ ln（H t/H 0）t ）的关系曲线，呈直线时说明试验正确，否则分析原因后重新试验。公式：k= Ttr2/A* ln(h i/h 2)/( 12-t 1)式中，h1 时间 t1(min) 时的试验水头cmh2 时间t 2 时的试验水头cmr 测压管半径cmA 形状系数cm,在均质土层及地下水面以下时 A=2 d/ln(ml/R) , m各项同性时取值为1,R 滤料段半径cml 试验段(滤料段)长度 cmk 渗透系数cm/mi

10、n原公式中r 与 R 为同一值，但是由于测压管与钻孔注水试验稍有区别，故本文稍做修改。但是在具体试验过程中必须注意以下几点：第一、透水段的长度1,必须以测压管外实际所填滤料的长度为准；第二、注意区分测压管半径r 与滤料半径R 的不同， 在计算时对公式应做适当调整；第三、注意采用公式的具体情况，如地下水位在测压管透水段以上与以下的区别(请查阅规程) 。2 数据分析由于 土石坝安全监测技术规范中要求， 土石坝坝体渗流压力观测每个横断面上应布置设34 条观测铅直线，每条铅直线上的测点数一般不少于23 个；坝基渗流压力观测每个横断面上测点数不少于3 个； 绕坝渗流压力观测基本同坝体渗流压力观测。因此将

11、产生较多的试验数据，对这些试验数据首先按规程要求计算出每根管处坝体的渗透系数，再对所有渗透系数分别按断面、按高程进行汇总。分析时可采用以下几种方法：第一、对渗透系数的空间分布情况进行分析，可以评价坝体的填筑质量或是坝体内部存在的隐患或是薄弱环节；第二、定期进行注水试验，每年至少进行1 次测压管灵敏度检验（原要求5年 1 次） ，对 K 值过程线的分析得知坝体或坝基的运行情况；第三、如果是直埋式孔隙水压力计的，只能在首次埋设时进行试验，以后可通过各断面几个孔隙水压力计压力过程线由达西定理求出；可以运用比较法、作图法、 特征值统计法和数学模型法对数据进行分析，实际请查阅相关资料本文不作详细介绍。结语过去在水库大坝的渗流监测中测压管灵敏度试验方法较为粗放，故笔者提出以下几条建议：第一、在今后的测压管灵敏