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        振弦式孔隙水壓力計
            發布時間: 2017-11-18 18:38    

         
        VWPK型振弦式孔隙水壓力計適用于長期布設在水工建筑物的基礎內,測量孔隙水壓力的變化量,并可同步測量埋設點的溫度。

        振弦式孔隙水壓力計

          本使用說明僅適用于四川葛南儀器有限公司生產的VWPK型振弦式孔隙水壓力計,其中包括有VWPK-1、VWPK-2、VWPK-4、VWPK-6、VWPK-10、VWPK-16等系列型號。

          1用途    

          VWPK型振弦式孔隙水壓力計適用于長期埋設在水工結構物或其它混凝土結構物及地基土體孔洞內,測量結構物或土體孔洞內部的滲透(孔隙)水壓力,并可同步測量埋設點的溫度。

          2規格及主要技術參數

        規格代號

        VWPK-1

        VWPK-2

        VWPK-4

        VWPK-6

        VWPK-10

        VWPK-16

        尺寸

        參數

        最大外徑D,   mm

        30

        長度L,       mm

        115

        性能

        參數

        測量范圍,    KPa

        0160

        0250

        0400

        0600

        01000

        01600

        最小讀數k,  KPa/F

        ≤0.072

        ≤0.11

        ≤0.18

        ≤0.27

        ≤0.45

        ≤0.72

        測量精度,  F.S

        ±0.1%

        溫度測量范圍,

        -25+80

        溫度測量精度,

        ±0.5

        溫度修正系數b,KPa/℃

        ≈0.12

        耐水壓:測量范圍

        1.2

        絕緣電阻,    MΩ

        ≥50

         注:F.S表示滿量程輸出;超量程為允許額定測量范圍的1.2倍內。


            頻率模數F=Hz2×10-3;F為頻率模數值(Hz^2/1000;例:4593.7F=2143.3Hz^2/1000

            1米水柱 = 9.81 KPa;例:監測庫水位在30米范圍,建議選擇0~400kpa測量范圍。

            1000Kpa=1Mkpa;例:設計監測范圍為1Mkpa,即為0~1000kpa。

          3結構及工作原理

          3.1結構

          VWPK型振弦式孔隙水壓力計由透水板、感應膜、密封殼體,信號傳輸電纜、振弦及激振電磁圈等組成。

          3.2工作原理

          當被測水壓荷載作用在孔隙水壓力計上,將引起彈性膜板的變形,其變形帶動振弦轉變成振弦應力的變化,從而改變振弦的振動頻率。振動頻率的平方(頻率模數)正比于作用在膜片上的壓力,電磁線圈激振振弦并測量其振動頻率,頻率信號經電纜傳輸至讀數裝置,即可測出水荷載的壓力值。同時可同步測出埋設點的溫度值。

          3.3計算方法:

          a)當外界溫度恒定,孔隙水壓力計僅受到滲透(孔隙)水壓力時,其壓力值P與輸出的頻率模數F具有如下線性關系:

                      P = kF

                    F = F0 - F

          式中:k — 孔隙水壓力計的測量靈敏度(壓力量的最小讀數),單位為KPa/F ;

            F — 孔隙水壓力計基準值相對于實時測量值的變化量,單位為F;

              F — 孔隙水壓力計的實時測量值,單位為F;

             F0 — 孔隙水壓力計的基準值,單位為F。

          b)當作用在孔隙水壓力計上的滲透(孔隙)水壓力恒定時,而溫度增加T,此時孔隙水壓力計有一個輸出量F′,這個輸出量僅僅是由溫度變化而造成的,因此在計算時應給以扣除。

            實驗可知F′T具有如下線性關系:

                     P′= kF′+bT = 0

                   kF′= -bT

                    T = T - T0

          式中: b — 孔隙水壓力計的溫度修正系數,單位為KPa /;

            T — 溫度實時測量值相對于基準值的變化量,單位為;

              T — 溫度的實時測量值,單位為;

              T0 — 溫度的基準值,單位為。

          c)當孔隙水壓力計受到滲透(孔隙)水壓力和溫度的雙重作用時,若大氣壓力有較大變化時,應予以修正??紫端畨毫τ嫷囊话阌嬎愎綖椋?span>

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

          式中:Pm — 被測滲透(孔隙)水壓力量,單位為KPa;

               Q0— 大氣壓力測量基準值,單位為KPa;

               Q — 大氣壓力實時測量值,單位為KPa。

          注:a)壓強與水壓對比

             1米水柱 = 9.81 KPa = 0.00981 Mpa。

            b)基準值

          孔隙水壓力計安裝定位后應及時測量儀器的基準值,孔隙水壓力計測量并計算出的水壓力量是一個相對基準值的變化量,所以基準值取的準確與否,將直接影響到測值的準確性。

          儀器安裝完成后,在無外荷載及混凝土水化熱結束的情況下,可進行基準值的測試(測試基準值應在無壓和恒溫的狀態下,如早晨測值比較穩定)。記錄孔隙水壓力計不同日三次以上的測值(頻率和溫度),如果多次測值基本相同(誤差≤0.5F.S),此測值可作為基準值。

          基準值是作為一個歸0的讀數值,這個數據用于后期數據處理(除非監測相對壓力)??紫端畨毫τ嬘糜诒O測水位時,應將孔隙水壓力計在空氣中獲取的讀數作為0讀數(基準值),但要注意溫度平衡過程。

            c)溫度修正

          為消除溫度變化對儀器測量精度的影響,在儀器內部設置了一個3KΩ的熱敏電阻,通過溫度修正,提高測量儀器精度。

            d)大氣壓力修正

          每次孔隙水壓力計讀數時,應同時讀取記錄氣壓;用氣壓傳感器實時測量氣壓,進行修正。

          如測壓管或井、孔等已密封情況下,大氣壓對孔隙水壓力計的影響可能很少,建議此類情況下不用大氣壓修正。

          大氣壓修正,一般情況下在大氣壓變化較大的區域,應予以修正。

        4.1.2.4在壩基深孔內埋設(附圖1)
        在壩基深孔內埋設孔隙水壓力計時,深孔直徑不小于100mm,埋設前測量好孔深,并清理鉆孔,清理深度至少比要求的孔隙水壓力計埋設高程深0.4米。安裝埋設前,先將儀器裝入能放入鉆孔內的沙包中,包中裝粗砂?;蛘哂猛凉げ及】紫端畨毫τ?。
        向孔底倒入40cm厚的級配砂,然后將裝有孔隙水壓力計的砂包吊入孔底。如孔太深,砂包及電纜自重超過電纜強度時,可用鋼絲吊住孔隙水壓力計的尾部橫孔,并把電纜綁在鋼絲上進行吊裝,這樣可以避免電纜損壞。
        儀器吊裝好后對儀器進行讀數以確定孔隙水壓力計是否完好的,此后填入40cm厚的中粗砂,然后向孔內灌水,使觀測段飽和,再填入20cm厚細砂,余下孔段灌注水泥沙漿。
        如果需要分層觀測滲透水壓力時,可在一個孔內埋設多支孔隙水壓力計,埋設方法則是逐級重復上述整個過程,只要注意做好相鄰孔隙水壓力計之間的封閉隔離既可。
        如觀測某一點的滲透水壓力時,應將孔隙水壓力計封閉在不大于0.5m的鉆孔滲水段內。
        如鉆孔巖體滲透系數很小時,孔隙水壓力計應埋在體積較小的集水孔段內。
        4.2孔隙水壓力計在土石壩中的安裝埋設


        4.2.1已建工程的安裝埋設
        在壩基深部、邊坡、運行期建筑物等已建工程滲壓力計的埋設(滲透水壓力監測),應采用鉆孔埋設法。鉆孔孔徑,依該孔中埋設的儀器數量而定,儀器越多孔徑越大,一般采用¢100~150mm的孔徑。鉆孔孔深要比孔隙水壓力計設計埋設高程深40cm以上。
        巖體鉆孔應做壓水試驗,鉆孔位置應根據地質條件和壓水試驗結果確定。
        成孔后測量好孔深,在孔底鋪設20cm~40cm厚的中粗砂至儀器埋設高程,礫石直徑一般在10mm~20mm。
        如孔太深,為防止沙包及電纜線自身過重受損,可用鋼絲吊住沙包,并把電纜線用塑料扎帶扎在鋼絲上。
        經檢驗合格后,在其上填20~40cm中粗砂,并使之飽和,再填入10~20cm細砂,最后在余孔段灌入水泥膨潤土球或預縮水泥砂漿。
        在鉆孔內埋設多個孔隙水壓力計,實現滲透壓力的分層監測,方法同上,但要做好相鄰孔隙水壓力計之間的封閉隔離。
        當設計為監測建筑物或基礎深層的滲透點壓力時,應將孔隙水壓力計封閉在不大于50cm的鉆孔滲水段內。
        當鉆孔巖體的滲透系數很小時,孔隙水壓力計應埋設在體積較大的集水孔段內。
        孔隙水壓力計埋設與封孔過程中,應隨時進行檢測,嚴禁施工中損壞傳感器和觀測電纜,一旦發現異?,F象,必須及時處理或重新埋設。













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