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技術(shù)文章

油運(yùn)動粘度測試儀工程監(jiān)督測試中運(yùn)用

1油運(yùn)動粘度測試儀工程監(jiān)督測試中運(yùn)用
　　揚(yáng)壓力是重力壩強(qiáng)度和穩(wěn)定計(jì)算中的重要荷載。人們對揚(yáng)壓力的認(rèn)識，從無所知到有所知，從對它有模糊的概念到進(jìn)行較準(zhǔn)確的計(jì)算，已經(jīng)經(jīng)歷了1個(gè)多世紀(jì)的漫長時(shí)期。直至今日，人們對揚(yáng)壓力的認(rèn)識也并非進(jìn)入到了無所不知的境界，仍有許多問題有待進(jìn)一步研究。
　　揚(yáng)壓力是指建筑物及其地基內(nèi)滲水，對某一水平計(jì)算截面浮托力與滲透壓力之和。由于揚(yáng)壓力是1個(gè)鉛直向上力，它減小了重力壩作用在地基上的有效壓力，從而降低了壩底的抗滑力，因此存在一定的負(fù)面作用。同時(shí)，壩體內(nèi)也產(chǎn)生揚(yáng)壓力，導(dǎo)致壩體內(nèi)的應(yīng)力分布受到一定影響。為了減小壩底揚(yáng)壓力，提高壩的穩(wěn)定性，通常采用布設(shè)壩基防滲帷幕以增加防滲效果，消耗壩底的滲透水頭，并在防滲帷幕后設(shè)排水孔幕，以釋放剩余水頭。通常將壩體上游壩面3～5m范圍內(nèi)的材料的防滲性能提高，以形成防滲層，在防滲層后面再設(shè)置排水管。
　　滲透壓力又稱動水壓力，是指水在建筑物上，下游水位差作用下滲入建筑物及地基內(nèi)而產(chǎn)生的水壓力。滲透壓力對巖，土體穩(wěn)定性的影響隨滲流方向不同而異。如壩基下當(dāng)滲流方向與重力一致時(shí)，滲透力能提高巖土體穩(wěn)定性；如與重力方向相反，則將減小顆粒間壓力，即產(chǎn)生揚(yáng)壓力對土體穩(wěn)定不利。
　　隨著人類科學(xué)和技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們通過許多方法來**測量壩基揚(yáng)壓力。振弦式傳感器就是一種可以**測量壩基揚(yáng)壓力的儀器。
　　2監(jiān)測傳感器定義及原理
　　振弦式傳感器是以拉緊的金屬弦作為敏感元件的諧振式傳感器。當(dāng)弦的長度確定之后，其固有振動頻率的變化量即可表征弦所受拉力的大小，通過相應(yīng)的測量電路，就可得到與拉力成一定關(guān)系的電信號。振弦式滲壓計(jì)工作原理：大壩壩基內(nèi)的滲透水自進(jìn)水口流經(jīng)透水石，作用在彈性膜片上，引起彈性膜片的變形，導(dǎo)致振動弦的應(yīng)力變化，從而改變振動弦的振動頻率。電磁線圈激振振動弦并同時(shí)測量其振動頻率，頻率信號經(jīng)儀器電纜傳輸至儀器測讀裝置（2次儀表），即可測量出水的荷載壓力值。同時(shí)儀器內(nèi)的熱敏電阻可同步測出埋設(shè)點(diǎn)的溫度。
　　振弦式滲壓計(jì)的工作特性方程，以頻率方式計(jì)算時(shí)，采用*小二乘擬合直線表示為：
　　Y=K（fi2-f02） C（1）
　　式中：Y為校準(zhǔn)時(shí)作用在傳感器上的水壓力，kPa；K為傳感器系數(shù)（*小二乘直線的斜率），kPa/Hz2；fi為校準(zhǔn)時(shí)傳感器對應(yīng)于Y的輸出頻率，Hz；f0為校準(zhǔn)時(shí)傳感器零壓力測試點(diǎn)的輸出頻率，Hz；C為計(jì)算常數(shù)（*小二乘法直線截距），kPa.
　　水利信息化2010，（4）46當(dāng)傳感器在實(shí)際使用中進(jìn)行溫度修正時(shí)，其工作特性方程為：
　　Yi=K（fi2-f02） b（Ti-T0） C（2）
　　式中：Ti為對應(yīng)于Yi的溫度；T0為傳感器在安裝時(shí)相應(yīng)于基準(zhǔn)點(diǎn)f0的溫度；b為傳感器溫度系數(shù)，kPa/℃。
　　儀器主要由壓力感應(yīng)部件，振弦感應(yīng)組件及引出電纜密封部件3個(gè)部分構(gòu)成。滲壓計(jì)的感應(yīng)部件由透水石，感應(yīng)板組成。感應(yīng)板上接振弦傳感部件，振弦感應(yīng)組件由振動弦和電磁線圈構(gòu)成。止水密封部分由接座套筒，橡皮圈及壓緊圈等組成，內(nèi)部填充環(huán)氧樹脂防水膠，電纜由其中引出。主要部件均采用特殊鋼材制造，適合在各種惡劣環(huán)境中使用。標(biāo)準(zhǔn)的透水石選用帶50μm小孔的燒結(jié)不銹鋼制成，具有良好的透水性且能有效防止泥沙進(jìn)入。振動弦式傳感元件固定在中空圓柱體2端之間，1個(gè)柔性膜片焊接在鋼性圓柱體上。振動弦由液壓擠壓固定，相當(dāng)于將所有零件焊在一起，但完全不影響其彈性。
　　適用范圍：適合埋設(shè)在水工建筑物和基巖內(nèi)，或安裝在測壓管，鉆孔，堤壩管道或壓力容器中，以測量孔隙水壓力或液體液位。用于監(jiān)測巖土工程和其它混凝土建筑物的滲透水壓力，適用于長期埋設(shè)在水工建筑物或其它建筑物內(nèi)部及其基礎(chǔ)，或安裝在測壓管內(nèi)，測量結(jié)構(gòu)物內(nèi)部及基礎(chǔ)的滲透水壓力。也可用于水庫或邊坡地下水位的測量。在完善電纜保護(hù)措施后，油運(yùn)動粘度測試儀工程監(jiān)督測試中運(yùn)用，也可直接埋設(shè)在對儀器要求較高的碾壓混凝土中。
　　常用的安裝埋設(shè)方式有以下幾種：在現(xiàn)澆混凝土內(nèi)，基巖面上，土體中，水平淺孔中，深孔中埋設(shè)，在測壓管中安裝等。由于使用場合很多，應(yīng)根據(jù)不同的具體使用條件進(jìn)行埋設(shè)安裝。本文主要就滲壓計(jì)在測壓管中的安裝方法做詳細(xì)舉例。
　　滲壓計(jì)的典型安裝方法是將儀器直接投入到測壓管中的設(shè)計(jì)位置，當(dāng)測壓管很深時(shí)，應(yīng)采用鋼絲或細(xì)鋼絲繩拴住滲壓計(jì)，將儀器電纜綁在鋼絲繩上，再緩緩放入測壓管中，并將鋼絲繩固定在管口上部。
　　當(dāng)測壓管很深時(shí)，應(yīng)采用鋼絲或細(xì)鋼絲繩拴住滲壓計(jì)，儀器電纜綁在鋼絲繩上，緩緩放入測壓管中，鋼絲繩固定在管口上部。
　　測壓管的工作狀況有3種：即有壓，無壓及時(shí)有時(shí)無壓。安裝滲壓計(jì)后，管口可按2種方式進(jìn)行改造：一種為針對無壓的管口（如土石壩的測壓管，混凝土壩的繞壩滲流孔等），其管口結(jié)構(gòu)應(yīng)保證能方便地進(jìn)行人工比測，并對設(shè)備具有良好的防護(hù)功能；另外一種則針對有壓和時(shí)有時(shí)無壓的管口，如混凝土壩的揚(yáng)壓力孔測壓管，測壓管管口既要能密封以承受壓力，而當(dāng)測壓管無壓時(shí)又要能進(jìn)行人工比測，因此需要制備相應(yīng)的專門管口設(shè)備。
　　3工程實(shí)例
　　合面獅水庫位于廣西賀州市信都鎮(zhèn)，地處西江支流賀江中游，距賀州市45km.工程于l970年動工興建，1976年全部建成。合面獅水庫是一座集灌溉，發(fā)電，航運(yùn)等的綜合利用工程，該水庫控制集雨面積6260km2，正常蓄水位為88.0m，水庫總庫容為2.96億m3，設(shè)計(jì)灌溉面積6866.7hm2，電站裝機(jī)4臺，總裝機(jī)容量80MW.合面獅水庫樞紐主要建筑物由大壩，壩后電站及升船機(jī)組成。大壩為混凝土寬縫重力壩，壩頂長度189.0m，其中溢流壩段長93.5m，*大壩高54.5m.大壩右側(cè)壩段為重力壩段，電站廠房位于該壩段下游側(cè)；大壩左側(cè)壩段為溢流壩段，堰頂高程78m，設(shè)6扇13.5m×10.0m的弧形鋼閘門，單個(gè)孔口凈寬13.5m，總凈寬為81m，升船機(jī)位于左側(cè)岸邊上。
　　大壩原安裝有測壓管，但根據(jù)測壓管安裝資料和現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，測壓管沒有按有關(guān)規(guī)定安裝，觀測成果不能真實(shí)反映壩基滲透壓力。施工時(shí)按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求重新安裝測壓管，并實(shí)施了監(jiān)測系統(tǒng)自動化改造，更換了新的自動化測量模塊，將系統(tǒng)原有軟件進(jìn)行版本的升級，以便準(zhǔn)確，及時(shí)地監(jiān)測大壩壩基滲透壓力分布情況。
　　3.1測壓管制作安裝
　　3.1.1測壓管制作
　　測壓管由透水段和導(dǎo)管組成。透水段可用導(dǎo)管管材加工制做，油運(yùn)動粘度測試儀工程監(jiān)督測試中運(yùn)用，面積開孔率約10～20（孔眼形狀不限，但須排列均勻且內(nèi)壁無毛刺），外部包扎無紡?fù)凉た椢锘虿讳P鋼網(wǎng)，以防止土顆粒進(jìn)入，管底封閉且不留沉淀管段；也可采用與導(dǎo)管等直徑的多孔聚乙烯過濾管或透水石管制作。透水段頂端與導(dǎo)管牢固相連。導(dǎo)管長度視管材和埋設(shè)情形而定。
　　2端接頭處宜采用外絲扣，并用外箍接頭相連。而本工程按照設(shè)計(jì)要求，測壓管采用直徑為48mm，厚度為3.5mm的鍍鋅鋼管制作，除透水段特殊制作外，其余測壓管2端絞絲，并根據(jù)實(shí)際鉆孔深度確定測壓管的制作長度。測壓管管底150～650mm管段為進(jìn)水管段，沿圓周方向鉆11排呈梅花形排列的小孔，每排4孔，孔徑5mm，排距50mm.測壓管自底部向上至800mm，用直徑0.8mm不銹鋼網(wǎng)包裹，再用直徑1.5mm漆包銅線綁扎；距不銹鋼網(wǎng)2端25mm各綁1道，中間綁扎3道；每道綁扎均牢固可靠。測壓管管底用直徑為56mm，厚度為6mm的鋼板焊密封，并在測壓管底部加焊4個(gè)定位支撐，確保測壓管入孔時(shí)居中。
　　3.1.2測壓管安裝
　　在鉆孔底部充填洗凈的粒徑為6～8mm，厚10cm的礫石墊層，進(jìn)水管段底部位于該礫石墊層上。將測壓管放入孔內(nèi)，先下進(jìn)水段測壓管，用鍍鋅鋼管接頭將其它已車絲的測壓管逐根接入孔內(nèi)，直至要求長度；接管時(shí)絲口用生膠帶纏裹后，用紅丹防銹漆涂刷，再擰緊接頭絲口。
　　3.2回填及灌漿
　　礫石層回填指在進(jìn)水管周圍填入洗凈的Φ6～8mm礫石，并使之密實(shí)，將進(jìn)水段覆蓋，厚度約800mm.砂層回填指在礫石層上回填150～200mm厚的粗砂。膨脹泥球回填指用膨脹土做成約Φ10～15mm大小的膨脹泥球均勻填入孔內(nèi)，厚度約300mm.灌漿指用標(biāo)號為P.O.32.5水泥制作水泥漿，水泥漿液采用機(jī)械攪拌，攪拌時(shí)間不少于3min，漿液水灰比為0.5：1.0；用泵加壓灌注，由灌漿管從測壓管與鉆孔壁之間導(dǎo)入距膨脹土0.50m左右開始灌注，邊送漿邊拔管，一般深孔分3次灌漿和待凝，上部用水泥砂漿回填，*后抹平封孔。
　　3.3注水試驗(yàn)
　　測壓管安裝完畢后，逐孔進(jìn)行了水位觀測及注水試驗(yàn)，油運(yùn)動粘度測試儀工程監(jiān)督測試中運(yùn)用，檢查測壓管的透水性。從觀測結(jié)果看，各觀測斷面測壓管水位從上游側(cè)向下游側(cè)遞減，符合壩體揚(yáng)壓力分布規(guī)律。
　　3.4監(jiān)測儀器安裝
　　本工程采用GK4500S型滲壓計(jì)作為揚(yáng)壓力監(jiān)測傳感器，所有測點(diǎn)均為無壓孔，滲壓計(jì)的安裝方法如下：按照設(shè)計(jì)要求安裝測壓管管口保護(hù)裝置附件；根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及現(xiàn)場放樣，確定滲壓計(jì)的電纜接長長度，為避免電纜自重超過其抗拉強(qiáng)度，防止?jié)B壓計(jì)滑入測壓管內(nèi)，采用不銹軟鋼絲繩吊裝傳感器，同時(shí)將儀器電纜和鋼絲繩進(jìn)行綁扎；電纜接長應(yīng)牢固，接頭處做好絕緣處理，電纜頭部應(yīng)做醒目，牢固，耐久，不易損壞的標(biāo)簽；安裝前將滲壓計(jì)在水中浸泡2h以上，使其達(dá)到飽和狀態(tài)，同時(shí)取下透水石使其內(nèi)腔充滿水；根據(jù)設(shè)計(jì)及測壓管實(shí)際深度確定滲壓計(jì)的安裝位置，滲壓計(jì)安裝在測壓管管底以上約1m的位置；滲壓計(jì)入管前用讀數(shù)儀表進(jìn)行測量，并記錄測量值；將滲壓計(jì)安裝到位并記錄實(shí)際安裝位置，同時(shí)測讀滲壓計(jì)入管后的讀數(shù)，并觀察滲壓計(jì)入管后是否工作正常；待滲壓計(jì)在測壓管內(nèi)溫度平衡后，進(jìn)行提升試驗(yàn)，以檢查傳感器的性能及安裝調(diào)試質(zhì)量；填寫滲壓計(jì)安裝考證表，記錄好儀器安裝的相關(guān)參數(shù)及情況。
　　3.5設(shè)備試運(yùn)行情況
　　合面獅大壩揚(yáng)壓力監(jiān)測系統(tǒng)于2009年初安裝調(diào)試完畢。投入試運(yùn)行以來，各傳感器讀數(shù)穩(wěn)定，采集模塊各項(xiàng)功能工況正常，采集計(jì)算機(jī)和采集單元通訊暢通，采集模塊能夠按照設(shè)定的采集周期自動采集各揚(yáng)壓力測壓管水位數(shù)據(jù)，并上報(bào)至采集計(jì)算機(jī)進(jìn)行成果計(jì)算后保存到數(shù)據(jù)庫。管理人員可以在監(jiān)控機(jī)房控制設(shè)備采集數(shù)據(jù)，調(diào)整和設(shè)置設(shè)備運(yùn)行參數(shù)；采集計(jì)算機(jī)和工作站之間通信暢通，可協(xié)同工作；系統(tǒng)未曾受到雷電感應(yīng)等電磁干擾的影響，運(yùn)行過程中沒有出現(xiàn)數(shù)據(jù)漏測，缺測或測值錯(cuò)誤等異常，系統(tǒng)各設(shè)備工作狀態(tài)良好。滲壓計(jì)人工比測結(jié)果見（E1-1，E1-2，E1-3是3支振弦式滲壓計(jì)的設(shè)計(jì)測點(diǎn)編號），人工測量與自動化測量的*大差值為15mm，在測量允許范圍以內(nèi)，證實(shí)安裝的儀器完好，整個(gè)自動化測量系統(tǒng)運(yùn)行良好。

　
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