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      振弦式孔隙水压力计
          发布时间: 2017-11-18 18:38    

       
      VWPK型振弦式孔隙水压力计适用于长期布设在水工建筑物的基础内,测量孔隙水压力的变化量,并可同步测量埋设点的温度。

        本使用说明仅适用于四川葛南仪器有限公司生产的VWPK型振弦式孔隙水压力计,其中包括有VWPK-1VWPK-2VWPK-4VWPK-6VWPK-10VWPK-16等系列型号。

        1用途    

        VWPK型振弦式孔隙水压力计适用于长期埋设在水工结构物或其它混凝土结构物及地基土体孔洞内,测量结构物或土体孔洞内部的渗透(孔隙)水压力,并可同步测量埋设点的温度。

        2规格及主要技术参数

      规格代号

      VWPK-1

      VWPK-2

      VWPK-4

      VWPK-6

      VWPK-10

      VWPK-16

      尺寸

      参数

      最大外径D   mm

      30

      长度L       mm

      115

      性能

      参数

      测量范围,    KPa

      0160

      0250

      0400

      0600

      01000

      01600

      最小读数k  KPa/F

      ≤0.072

      ≤0.11

      ≤0.18

      ≤0.27

      ≤0.45

      ≤0.72

      测量精度,  F.S

      ±0.1%

      温度测量范围,

      -25+80

      温度测量精度,

      ±0.5

      温度修正系数bKPa/℃

      ≈0.12

      耐水压:测量范围

      1.2

      绝缘电阻,    MΩ

      ≥50

       注:F.S表示满量程输出;超量程为允许额定测量范围的1.2倍内。


          频率模数F=Hz2×10-3F为频率模数值(Hz^2/1000;例:4593.7F=2143.3Hz^2/1000

          1米水柱 = 9.81 KPa;例:监测库水位在30米范围,建议选择0~400kpa测量范围。

          1000Kpa=1Mkpa;例:设计监测范围为1Mkpa,即为0~1000kpa

        3结构及工作原理

        3.1结构

        VWPK型振弦式孔隙水压力计由透水板、感应膜、密封壳体,信号传输电缆、振弦及激振电磁圈等组成。

        3.2工作原理

        当被测水压荷载作用在孔隙水压力计上,将引起弹性膜板的变形,其变形带动振弦转变成振弦应力的变化,从而改变振弦的振动频率。振动频率的平方(频率模数)正比于作用在膜片上的压力,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。同时可同步测出埋设点的温度值。

        3.3计算方法:

        a)当外界温度恒定,孔隙水压力计仅受到渗透(孔隙)水压力时,其压力值P与输出的频率模数F具有如下线性关系:

                    P = kF

                  F = F0 - F

        式中:k — 孔隙水压力计的测量灵敏度(压力量的最小读数),单位为KPa/F

          F — 孔隙水压力计基准值相对于实时测量值的变化量,单位为F

            F — 孔隙水压力计的实时测量值,单位为F

           F0 — 孔隙水压力计的基准值,单位为F

        b)当作用在孔隙水压力计上的渗透(孔隙)水压力恒定时,而温度增加T,此时孔隙水压力计有一个输出量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。

          实验可知F′T具有如下线性关系:

                   P′= kF′+bT = 0

                 kF′= -bT

                  T = T - T0

        式中: b — 孔隙水压力计的温度修正系数,单位为KPa /

          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

        c)当孔隙水压力计受到渗透(孔隙)水压力和温度的双重作用时,若大气压力有较大变化时,应予以修正。孔隙水压力计的一般计算公式为:

             Pm = kF + bT = k (F0 - F) + b (T - T0)+ (Q0-Q)

        式中:Pm — 被测渗透(孔隙)水压力量,单位为KPa

             Q0— 大气压力测量基准值,单位为KPa

             Q — 大气压力实时测量值,单位为KPa

        注:a)压强与水压对比

           1米水柱 = 9.81 KPa = 0.00981 Mpa

          b)基准值

        孔隙水压力计安装定位后应及时测量仪器的基准值,孔隙水压力计测量并计算出的水压力量是一个相对基准值的变化量,所以基准值取的准确与否,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)。记录孔隙水压力计不同日三次以上的测值(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。

        基准值是作为一个归0的读数值,这个数据用于后期数据处理(除非监测相对压力)。孔隙水压力计用于监测水位时,应将孔隙水压力计在空气中获取的读数作为0读数(基准值),但要注意温度平衡过程。

          c)温度修正

        为消除温度变化对仪器测量精度的影响,在仪器内部设置了一个3KΩ的热敏电阻,通过温度修正,提高测量仪器精度。

          d)大气压力修正

        每次孔隙水压力计读数时,应同时读取记录气压;用气压传感器实时测量气压,进行修正。

        如测压管或井、孔等已密封情况下,大气压对孔隙水压力计的影响可能很少,建议此类情况下不用大气压修正。

        大气压修正,一般情况下在大气压变化较大的区域,应予以修正。

      4.1.2.4在坝基深孔内埋设(附图1)
      在坝基深孔内埋设孔隙水压力计时,深孔直径不小于100mm,埋设前测量好孔深,并清理钻孔,清理深度至少比要求的孔隙水压力计埋设高程深0.4米。安装埋设前,先将仪器装入能放入钻孔内的沙包中,包中装粗砂。或者用土工布包裹住孔隙水压力计。
      向孔底倒入40cm厚的级配砂,然后将装有孔隙水压力计的砂包吊入孔底。如孔太深,砂包及电缆自重超过电缆强度时,可用钢丝吊住孔隙水压力计的尾部横孔,并把电缆绑在钢丝上进行吊装,这样可以避免电缆损坏。
      仪器吊装好后对仪器进行读数以确定孔隙水压力计是否完好的,此后填入40cm厚的中粗砂,然后向孔内灌水,使观测段饱和,再填入20cm厚细砂,余下孔段灌注水泥沙浆。
      如果需要分层观测渗透水压力时,可在一个孔内埋设多支孔隙水压力计,埋设方法则是逐级重复上述整个过程,只要注意做好相邻孔隙水压力计之间的封闭隔离既可。
      如观测某一点的渗透水压力时,应将孔隙水压力计封闭在不大于0.5m的钻孔渗水段内。
      如钻孔岩体渗透系数很小时,孔隙水压力计应埋在体积较小的集水孔段内。
      4.2孔隙水压力计在土石坝中的安装埋设


      4.2.1已建工程的安装埋设
      在坝基深部、边坡、运行期建筑物等已建工程渗压力计的埋设(渗透水压力监测),应采用钻孔埋设法。钻孔孔径,依该孔中埋设的仪器数量而定,仪器越多孔径越大,一般采用¢100~150mm的孔径。钻孔孔深要比孔隙水压力计设计埋设高程深40cm以上。
      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。
      成孔后测量好孔深,在孔底铺设20cm~40cm厚的中粗砂至仪器埋设高程,砾石直径一般在10mm~20mm。
      如孔太深,为防止沙包及电缆线自身过重受损,可用钢丝吊住沙包,并把电缆线用塑料扎带扎在钢丝上。
      经检验合格后,在其上填20~40cm中粗砂,并使之饱和,再填入10~20cm细砂,最后在余孔段灌入水泥膨润土球或预缩水泥砂浆。
      在钻孔内埋设多个孔隙水压力计,实现渗透压力的分层监测,方法同上,但要做好相邻孔隙水压力计之间的封闭隔离。
      当设计为监测建筑物或基础深层的渗透点压力时,应将孔隙水压力计封闭在不大于50cm的钻孔渗水段内。
      当钻孔岩体的渗透系数很小时,孔隙水压力计应埋设在体积较大的集水孔段内。
      孔隙水压力计埋设与封孔过程中,应随时进行检测,严禁施工中损坏传感器和观测电缆,一旦发现异常现象,必须及时处理或重新埋设。













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