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振弦式孔隙水壓力計(jì)

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產(chǎn)品簡介

VWPK型振弦式孔隙水壓力計(jì)適用于長期布設(shè)在水工建筑物的基礎(chǔ)內(nèi)，測量孔隙水壓力的變化量，并可同步測量埋設(shè)點(diǎn)的溫度。

詳細(xì)介紹

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

1用途

VWPK型振弦式孔隙水壓力計(jì)適用于長期埋設(shè)在水工結(jié)構(gòu)物或其它混凝土結(jié)構(gòu)物及地基土體孔洞內(nèi)，測量結(jié)構(gòu)物或土體孔洞內(nèi)部的滲透(孔隙)水壓力，并可同步測量埋設(shè)點(diǎn)的溫度。

2規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)

規(guī)格代號(hào)		VWPK-1	VWPK-2	VWPK-4	VWPK-6	VWPK-10	VWPK-16
尺寸參數(shù)	外徑D， mm	30
尺寸參數(shù)	長度L， mm	115
性能參數(shù)	測量范圍， KPa	0～160	0～250	0～400	0～600	0～1000	0～1600
	最小讀數(shù)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(shù)b，KPa/℃	≈0.12
	耐水壓：測量范圍	1.2倍
	絕緣電阻， MΩ	≥50

注：①F.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(nèi)。

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

③1米水柱 = 9.81 KPa；例：監(jiān)測庫水位在30米范圍，建議選擇0~400kpa測量范圍。

④ 1000Kpa=1Mkpa；例：設(shè)計(jì)監(jiān)測范圍為1Mkpa，即為0~1000kpa。

3結(jié)構(gòu)及工作原理

3.1結(jié)構(gòu)

VWPK型振弦式孔隙水壓力計(jì)由透水板、感應(yīng)膜、密封殼體，信號(hào)傳輸電纜、振弦及激振電磁圈等組成。

3.2工作原理

當(dāng)被測水壓荷載作用在孔隙水壓力計(jì)上，將引起彈性膜板的變形，其變形帶動(dòng)振弦轉(zhuǎn)變成振弦應(yīng)力的變化，從而改變振弦的振動(dòng)頻率。振動(dòng)頻率的平方（頻率模數(shù)）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(dòng)頻率，頻率信號(hào)經(jīng)電纜傳輸至讀數(shù)裝置，即可測出水荷載的壓力值。同時(shí)可同步測出埋設(shè)點(diǎn)的溫度值。

3.3計(jì)算方法：

a)當(dāng)外界溫度恒定，孔隙水壓力計(jì)僅受到滲透(孔隙)水壓力時(shí)，其壓力值P與輸出的頻率模數(shù)△F具有如下線性關(guān)系：

P = k△F

△F = F0 - F

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

△F — 孔隙水壓力計(jì)基準(zhǔn)值相對(duì)于實(shí)時(shí)測量值的變化量，單位為F；

F — 孔隙水壓力計(jì)的實(shí)時(shí)測量值，單位為F；

F0 — 孔隙水壓力計(jì)的基準(zhǔn)值，單位為F。

b)當(dāng)作用在孔隙水壓力計(jì)上的滲透(孔隙)水壓力恒定時(shí)，而溫度增加△T，此時(shí)孔隙水壓力計(jì)有一個(gè)輸出量△F′，這個(gè)輸出量僅僅是由溫度變化而造成的，因此在計(jì)算時(shí)應(yīng)給以扣除。

實(shí)驗(yàn)可知△F′與△T具有如下線性關(guān)系：

P′= k△F′+b△T = 0

k△F′= -b△T

△T = T - T0

式中： b — 孔隙水壓力計(jì)的溫度修正系數(shù)，單位為KPa /℃；

　△T — 溫度實(shí)時(shí)測量值相對(duì)于基準(zhǔn)值的變化量，單位為℃；

T — 溫度的實(shí)時(shí)測量值，單位為℃；

T0 — 溫度的基準(zhǔn)值，單位為℃。

c)當(dāng)孔隙水壓力計(jì)受到滲透(孔隙)水壓力和溫度的雙重作用時(shí)，若大氣壓力有較大變化時(shí)，應(yīng)予以修正?？紫端畨毫τ?jì)的一般計(jì)算公式為：

Pm = k△F + b△T = 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(zhǔn)值，單位為KPa；

Q — 大氣壓力實(shí)時(shí)測量值，單位為KPa。

注：a)壓強(qiáng)與水壓對(duì)比

1米水柱 = 9.81 KPa = 0.00981 Mpa。

b)基準(zhǔn)值

孔隙水壓力計(jì)安裝定位后應(yīng)及時(shí)測量儀器的基準(zhǔn)值，孔隙水壓力計(jì)測量并計(jì)算出的水壓力量是一個(gè)相對(duì)基準(zhǔn)值的變化量，所以基準(zhǔn)值取的準(zhǔn)確與否，將直接影響到測值的準(zhǔn)確性。

儀器安裝完成后，在無外荷載及混凝土水化熱結(jié)束的情況下，可進(jìn)行基準(zhǔn)值的測試(測試基準(zhǔn)值應(yīng)在無壓和恒溫的狀態(tài)下，如早晨測值比較穩(wěn)定)。記錄孔隙水壓力計(jì)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≤0.5％F.S)，此測值可作為基準(zhǔn)值。

基準(zhǔn)值是作為一個(gè)歸0的讀數(shù)值，這個(gè)數(shù)據(jù)用于后期數(shù)據(jù)處理（除非監(jiān)測相對(duì)壓力）。孔隙水壓力計(jì)用于監(jiān)測水位時(shí)，應(yīng)將孔隙水壓力計(jì)在空氣中獲取的讀數(shù)作為0讀數(shù)（基準(zhǔn)值），但要注意溫度平衡過程。

c)溫度修正

為消除溫度變化對(duì)儀器測量精度的影響，在儀器內(nèi)部設(shè)置了一個(gè)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(jì)讀數(shù)時(shí)，應(yīng)同時(shí)讀取記錄氣壓；用氣壓傳感器實(shí)時(shí)測量氣壓，進(jìn)行修正。

如測壓管或井、孔等已密封情況下，大氣壓對(duì)孔隙水壓力計(jì)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(qū)域，應(yīng)予以修正。

4.1.2.4在壩基深孔內(nèi)埋設(shè)(附圖1)
在壩基深孔內(nèi)埋設(shè)孔隙水壓力計(jì)時(shí)，深孔直徑不小于100mm，埋設(shè)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(jì)埋設(shè)高程深0.4米。安裝埋設(shè)前，先將儀器裝入能放入鉆孔內(nèi)的沙包中，包中裝粗砂?；蛘哂猛凉げ及】紫端畨毫τ?jì)。
向孔底倒入40cm厚的級(jí)配砂，然后將裝有孔隙水壓力計(jì)的砂包吊入孔底。如孔太深，砂包及電纜自重超過電纜強(qiáng)度時(shí)，可用鋼絲吊住孔隙水壓力計(jì)的尾部橫孔，并把電纜綁在鋼絲上進(jìn)行吊裝，這樣可以避免電纜損壞。
儀器吊裝好后對(duì)儀器進(jìn)行讀數(shù)以確定孔隙水壓力計(jì)是否完好的，此后填入40cm厚的中粗砂，然后向孔內(nèi)灌水，使觀測段飽和，再填入20cm厚細(xì)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(shí)，可在一個(gè)孔內(nèi)埋設(shè)多支孔隙水壓力計(jì)，埋設(shè)方法則是逐級(jí)重復(fù)上述整個(gè)過程，只要注意做好相鄰孔隙水壓力計(jì)之間的封閉隔離既可。
如觀測某一點(diǎn)的滲透水壓力時(shí)，應(yīng)將孔隙水壓力計(jì)封閉在不大于0.5m的鉆孔滲水段內(nèi)。
如鉆孔巖體滲透系數(shù)很小時(shí)，孔隙水壓力計(jì)應(yīng)埋在體積較小的集水孔段內(nèi)。
4.2孔隙水壓力計(jì)在土石壩中的安裝埋設(shè)

4.2.1已建工程的安裝埋設(shè)
在壩基深部、邊坡、運(yùn)行期建筑物等已建工程滲壓力計(jì)的埋設(shè)（滲透水壓力監(jiān)測），應(yīng)采用鉆孔埋設(shè)法。鉆孔孔徑，依該孔中埋設(shè)的儀器數(shù)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(jì)設(shè)計(jì)埋設(shè)高程深40cm以上。
巖體鉆孔應(yīng)做壓水試驗(yàn)，鉆孔位置應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件和壓水試驗(yàn)結(jié)果確定。
成孔后測量好孔深，在孔底鋪設(shè)20cm~40cm厚的中粗砂至儀器埋設(shè)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(jīng)檢驗(yàn)合格后，在其上填20~40cm中粗砂，并使之飽和，再填入10~20cm細(xì)砂，最后在余孔段灌入水泥膨潤土球或預(yù)縮水泥砂漿。
在鉆孔內(nèi)埋設(shè)多個(gè)孔隙水壓力計(jì)，實(shí)現(xiàn)滲透壓力的分層監(jiān)測，方法同上，但要做好相鄰孔隙水壓力計(jì)之間的封閉隔離。
當(dāng)設(shè)計(jì)為監(jiān)測建筑物或基礎(chǔ)深層的滲透點(diǎn)壓力時(shí)，應(yīng)將孔隙水壓力計(jì)封閉在不大于50cm的鉆孔滲水段內(nèi)。
當(dāng)鉆孔巖體的滲透系數(shù)很小時(shí)，孔隙水壓力計(jì)應(yīng)埋設(shè)在體積較大的集水孔段內(nèi)。
孔隙水壓力計(jì)埋設(shè)與封孔過程中，應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行檢測，嚴(yán)禁施工中損壞傳感器和觀測電纜，一旦發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，必須及時(shí)處理或重新埋設(shè)。