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土坝的孔隙水压力观测

2020-01-29 11:1364050选矿技术网
    一、目的
    为了解坝体土料内由于固结而产生的孔隙水压力的分布与消散情况,判明其在运用过程中对坝体稳定的影响,并验证设计,为设计和科研积累基础基础资料。
    二、测点布置
    孔隙水压力观测设备应与固结观测设备布置在一个横断面上。至少选择1~2个横断面(其中包括最大断面),在每个横断面上应水平地布置几排测点,排与排的高差约5~10米,排的位置应尽量与固结管的测点在同一水平面上,每排测点的间距约为10~15米(图1)。固结管测点附近3~5米处应布置孔隙水压力测点。
图1  孔隙水压力测点布置图
1-观测井;2-碎石;3-孔隙压力测头;4-粘性土;5-砂岩;6-砂砾石;7-抛石
    孔隙水压力观测设备还应与渗透观测设备配合布置,以便在孔隙水压力消失以后,利用它进行渗透观测。
    三、观测设备
    可采用测压管式孔隙水压力计或压力水管式孔隙水压力计。
    (一)测压管式孔隙水压力计
    此设备结构简单,使用方便,但仅适用于测量含水量较大,压缩性较大和渗透性较大(K≥10-3厘米/秒)的坝体土料的孔隙水压力。用于渗透性小的坝体土料测量精度较低。[next]
    1、结构
    由测头,测压管组成(图2)。测头为一透水石,长200毫为,直径40毫米。测压管为d20毫米铁管,每节长2~3米,管顶装上管盖或压力表。
图2  测压管式孔隙水压力计
1-管盖;2-开孔;3-束接;4-3/4英寸标准铁管;
5-压力表;6-三通;7-管束;8-透水石
    2、埋设
    当坝体填筑到观测点高程时,在预定的位置上挖坑,直径0.3米,深0.6米,将测压管末端带透水石的第一节测压管放入孔内,四周填砂,在砂土上部回填胶泥厚约1米(图3)。
    当坝体填土与管顶齐平时,将铁管接高,并在管口上装管盖。如管内水溢出管口,则在管口装压力表。
    3、观测
    在高水位或水位骤降期,每月进行四次观测,一般情况下每月进行1~2次。用电测水位器或测深钟测量测压管内的水位,每次观测应施测两回,其误差不应大于2厘米。孔隙水压力即为管内水位与管下端高程之差;当测压管内水外溢时,可用压力表测量水头压力,孔隙压力即为表压力与管内水柱压力之和。观测时还应同时测量坝上下游的水位高程。

图3
测头埋设示意图
1-测压管;2-胶泥;3-填砂;4-坝体填上[next]
    (二)压力水管式孔隙水压力仪
    1、结构
    由测头、水管和压力表组成。测头是一塑料圆柱体,直径100毫米,高20毫为米,沿直径方向开有直径约9毫米的圆孔,两端各与水管连接,顶面装有一块透水石或透水铜板(图4)。
图4  测头结构示意图
1-透水石;2-与水管连接的接头
    每一测头装一能测正压和负压两用的压力表。其量程视孔隙水压力估算值采用。
    水管采用硬质透明塑料管,外径9毫为,内径5毫为,在内外压力作用下应不变形。为了能迅速准确地反映孔隙水压力,整个管路必须充满水,不准有气泡存在。为此应装置一套循环设备,以确保水管充水和排气。
    循环设备由供水筒、集水筒、脚踏压力泵和手摇抽气筒等组成(图5),除唧筒和泵外其余均装在一块1.6×0.8米的木板上。循环系统本身应绝对不漏水,校验完毕后装到观测室内,对两用压力表进行校正。待测头埋设好并与观测室连接后,再向通往测头的水管中充水和排气,由供水筒供出不含空气的水经管路进入测头,再由另一水管回至集水筒。

图5 
循环设备示意图
1-手摇泵;2-集水筒;3-漏斗;4-水银压力计;5-供水筒;6-橡皮袋;7-压力表;
8-压力表(两用);9-塑料管;10-测头(埋入坝体内);11-脚踏泵;A~N-闸门
    2、埋设
    先在坝址下游附近修建观测室或观测井,测头随坝体填筑逐层埋设。埋设时,由测头埋设地点至观测室开挖一条平整的管沟,沟宽0.5~0.6米,深视沟内的水管数目而定。然后将测头平放在沟内,测出其高程后即回填。管沟回填时,每隔20~30米填塞胶泥一段长约0.5米,以防库内水沿管沟窜流。沟中管线纵横间距为8~10厘米。
    3、观测
    测头埋设并充水后即可进行观测,先打开阀门C,测读压力表指数,然后关阀C开阀D,再测读另一压力表的指数,两回读数误差不应超过压力表最小刻度的一倍。否则,说明管路或测并没有中有气泡存在,应再行循环充水排气。
    观测时间要求同测压管式孔隙水压力计。
    甲、管路的充水与检验步骤
    ①将每一测头的两根管(图7-3-21中的P1、P2)自行对接起来;
    ②除阀M、L、N和K外,将所有阀门打开;
    ③从阀J打入压力;
    ④当压力增大到压力表表面最大值时,关闭阀E、F、G和H;
    ⑤经24小时后,如压力表上的指数不下降,表示管路不漏气,这时可在管路内充水;
    ⑥将所有阀全部打开,从漏斗注入不含空气的水经阀M入供水筒;
    ⑦关阀G、F、K、L和N,从阀J抽气,使水通过阀H进入管路和压力表内;
    ⑧连续施加数次真空,将管路内的空气完全排除。[next]
    乙、压力表校正步骤
    ①关阀K、G和H,将阀A~F、J和N打开;
    ②准确记录集水筒中的水位和每一压力表之间的高程差;
    ③从阀J逐级施加空气压力,测读水银压力计和压力表的压力,它们之间差值,应等于集水筒中的水面高出压力表的水柱压力;
    ④绘出各压力表的率定曲线,即压力表的表面读数和水银柱压力之间的关系曲线,以水银柱压力为准。
    丙、测头充水步骤
    ①除阀A、B、E、H和J外,关闭所有阀门;
    ②踩动脚踏泵,使供水筒中的橡皮袋膨胀,不含空气的水就从供水筒通过阀H、A、B、E回到集水筒中;
    ③育过阀J施加真空,加速排出管路和测头内的空气;
    ④关阀H和E,开阀G和F,使水循相反方向流动;
    ⑤当供水筒中的水用完时,关阀H和G,开L,将橡皮袋中的压力放走;
    ⑥开阀M,让无空气水从漏斗进入供水筒中;
    ⑦关阀L和M,开阀H或G,再行充水循环;
    ⑧当回到集水筒中的水不含气泡时,停止循环,关闭阀A和B;
    ⑨对第二个测头进行充水。
 

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