振弦式土壓力計

本使用說明僅適用于本公司生產(chǎn)的VWE型振弦式土壓力計，其中包括有VWE-1、VWE-2、VWE-4、VWE-6、 VWE-10、VWE-16、VWE-25等系列型號。
1用途
VWE型振弦式土壓力計適用于長期測量土石壩、土堤、邊坡、路基等結(jié)構(gòu)物內(nèi)部土體的壓應(yīng)力，是了解被測結(jié)構(gòu)物內(nèi)部土壓力變化量的有效監(jiān)測設(shè)備，并可同步測量埋設(shè)點的溫度。
2規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)

3結(jié)構(gòu)及工作原理
3.1結(jié)構(gòu)
VWE型振弦式土壓力計由背板、感應(yīng)板、信號傳輸電纜、振弦及激振電磁線圈等組成。

3.2工作原理
當被測結(jié)構(gòu)物內(nèi)土應(yīng)力發(fā)生變化時，土壓力計感應(yīng)板同步感受應(yīng)力的變化，感應(yīng)板將會產(chǎn)生變形，變形傳遞給振弦轉(zhuǎn)變成振弦應(yīng)力的變化，從而改變振弦的振動頻率。電磁線圈激振振弦并測量其振動頻率，頻率信號經(jīng)電纜傳輸至讀數(shù)裝置，即可測出被測結(jié)構(gòu)物的壓應(yīng)力值。同時可同步測出埋設(shè)點的溫度值。
3.3計算方法：
a)當外界溫度恒定，土壓力計僅受到壓應(yīng)力時，其壓應(yīng)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 = F - F0
式中：k — 土壓力計測量壓力值的最小讀數(shù)，單位為KPa/F ；
△F — 土壓力計實時測量值相對于基準值相的變化量，單位為F；
F — 土壓力計的實時測量值，單位為F；
F0 — 土壓力計的基準值，單位為F。
b)當作用在土壓力計上的壓應(yīng)力恒定時，而溫度增加△T，此時土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(yīng)給以扣除。
實驗可知△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 — 土壓力計的溫度修正系數(shù)，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)當土壓力計受到壓應(yīng)力和溫度的雙重作用時，土壓力計的一般計算公式為：
Pm = k△F + b△T = k (F - F0) + b (T - T0)
式中：Pm — 被測結(jié)構(gòu)物的壓應(yīng)力值，單位為KPa。
4埋設(shè)與安裝
4.1概述
土壓力計根據(jù)用途不同分為：用于測量不同介質(zhì)接觸面(界面)垂直壓力的界面土壓力計，和用于測量土體本身內(nèi)部應(yīng)力變化的土中土壓力計。如測量混凝土建筑物基礎(chǔ)與土基接觸面的壓應(yīng)力；測量地下遂洞、隧道土體對混凝土護壁的壓應(yīng)力；測量各種場合的護坡、護壁、抗滑樁土體對其的壓應(yīng)力；測量土石壩、路基等內(nèi)部土體的應(yīng)力的變化值等等。
土壓力計測量的是壓應(yīng)力值，在安裝埋設(shè)當中如果方法不正確，土壓力計容易發(fā)生脫空卸載現(xiàn)象，從而影響觀測的準確性。因此，土壓力計安裝埋設(shè)的正確性顯得尤其重要。
土壓力計是否處于良好的運行狀態(tài)，幾乎取決于儀器受壓面與土體間是否接觸，因此埋設(shè)中必須注意土壓力計受壓面與土體之間是否會形成空隙，并盡量消除儀器下面由土壤析水引起的積水。
單只土壓力計可測量與受壓面相垂直的正應(yīng)力，多只土壓力計互成角度安裝可測量出埋設(shè)點受力的空間狀態(tài)。

4.2界面土壓力計
土壓力計在工業(yè)、民用建筑工程中安裝埋設(shè)，通常是為了測量建筑物與土體接觸的界面土壓力值，一般都埋設(shè)在界面上，因此稱在這種情況下應(yīng)用的土壓力為界面式土壓力計。
為了解土體對結(jié)構(gòu)物的作用力，或結(jié)構(gòu)物對地基土體的正壓力，應(yīng)在結(jié)構(gòu)物或地基上選擇幾個斷面進行測點的布設(shè)。斷面應(yīng)選擇結(jié)構(gòu)物與土體承受的壓力處，同時也是最需要了解結(jié)構(gòu)物與土體受力狀態(tài)的地方。
界面土壓力計的具體的埋設(shè)方法如下：
a)傳感器的埋設(shè)位置在建筑物還沒有建造基礎(chǔ)時，可利用土基礎(chǔ)平面上直接制備埋設(shè)基床面的方法安放傳感器并壓實固定，安排好觀測電纜的接長和敷設(shè)引出后，再澆筑建筑物的混凝土基礎(chǔ)。
制備基床的表面必須平整、均勻、密實，有時為了使傳感器的受壓面與土體能充分接觸還要在基床表面均勻敷設(shè)一層細砂。
b)傳感器的埋設(shè)位置在建筑物基礎(chǔ)已建造時，可采用挖洞坑的方法安放傳感器。這種方法又分為：預(yù)埋模盒法，模盒尺寸應(yīng)為土壓力計直徑尺寸的1.1倍；開鑿坑槽埋設(shè)法。洞坑的大小以能放下整個土壓力計并略有富余即可，深度以露出土體面為準。
在洞坑內(nèi)制備基床面的要求同上，安放土壓力計后，壓重力固定，接長觀測電纜并敷設(shè)引出。最后回填混凝土填滿洞坑。
c)土壓力計在混凝土防滲墻中埋設(shè)，應(yīng)把先土壓力計固定在汽缸或氣筒設(shè)備上，再一起固定在鋼筋籠上。鋼筋籠下槽定位后，給汽缸或氣筒通氣加壓，將土壓力計的受力膜面與槽壁的土體充分接觸頂緊，然后灌注混凝土把土壓力計固定在防滲墻與土體接觸的界面上。
4.3.4觀測電纜的敷設(shè)及填方要求
觀測電纜的埋設(shè)采用挖溝埋設(shè)為好，溝深不小于0.3m，堆石壩溝深不小于0.6m。堆石壩內(nèi)埋設(shè)觀測電纜還應(yīng)加穿鋼管保護。
連接電纜在敷設(shè)時必須留有余量，匯集再一起時禁止相互交繞。傳感器出線口處電纜應(yīng)打回環(huán),盡量避免出線口處電纜張力過大。觀測電纜以上的填方安全覆蓋厚度，在粘性土填方中應(yīng)不小于0.6m，在堆石填方中應(yīng)不小于1.2m。
4.4土壓力計組的安裝埋設(shè)
組成各土壓力計的中心位置高程，應(yīng)符合設(shè)計埋設(shè)高程。
土壓力計組的埋設(shè)，依成組土壓力計的數(shù)量，可采用就地分散埋設(shè)法。分散的各土壓力計之間的距離不應(yīng)超過1m。其水平向以外的土壓力計的定位、定向，可借助模板或成型體進行施工。
土壓力計組內(nèi)每只傳感器的觀測電纜敷設(shè)時應(yīng)匯集到一點或多點統(tǒng)一引出，只要條件許可應(yīng)盡量減少電纜的引出點。
4.5初始讀數(shù)的選取
土壓力計安裝埋設(shè)完成后應(yīng)及時測讀傳感器的讀數(shù)，選取穩(wěn)定的讀數(shù)作為初始讀數(shù)。澆注混凝土埋設(shè)的儀器要選取水化熱過后，不同天連續(xù)測讀3次讀數(shù)基本相同后的平均值。初始讀數(shù)選定后應(yīng)記錄在案，作為今后計算和分析的基本參數(shù)使用。
4.6注意事項
埋設(shè)前應(yīng)首先檢查土壓力計確保儀器完好，按設(shè)計要求接長電纜，做好編號。
在建筑物基礎(chǔ)底面上埋設(shè)土壓力計時，可將土壓力計先埋設(shè)在預(yù)制的混凝土塊內(nèi)，在基底表面平整好后，將部分混凝土塊壓入埋設(shè)部位的土體中，也可在澆筑前先將土壓力計放在土體上，用重物將其緊壓在被測土體上，再澆筑混凝土。
采用預(yù)埋模盒法埋設(shè)時，混凝土澆筑到位后，應(yīng)移去預(yù)埋模盒。開鑿坑槽埋設(shè)時，應(yīng)先將放入土壓力計放入坑槽內(nèi)，土壓力計的受壓面與土體充分接觸后，四周縫隙用水泥沙漿填充搗實后回填混凝土。
埋設(shè)界面式土壓力計時應(yīng)特別注意：水泥沙漿不能包裹住土壓力計的受力感應(yīng)板。
埋設(shè)安裝就位后的土壓力計初測值應(yīng)大于埋設(shè)前自由狀態(tài)讀數(shù)，即就位后的土壓力計埋設(shè)完成后受壓膜應(yīng)在受壓狀態(tài)下。
土壓力計安裝就位后應(yīng)及時測量儀器初值，根據(jù)儀器編號和設(shè)計編號作好記錄并存檔，嚴格保護好儀器的引出電纜。