孔隙水压力一般采用水管式、测压管式和振弦式孔隙水压力计等方法进行观测。水管式孔隙水压力计由于操作和埋设复杂,容易损坏等原因,目前很少应用。

(一)测压管式孔隙水压力计

测压管式孔隙水压力计的结构形式与渗流观测测压管基本相同。

1.测压管式孔隙水压力计结构

(1)测压管式孔隙水压力计由导管、测压管式测头、横梁十字板及管口保护设备等组成,如图4-2所示。

图4-2　测压管式孔隙水压力计结构示意图

(2)导管采用内径25～50mm 的塑料管或无缝镀锌钢管,每节2～3m,由管箍连接而成。

(3)测压管式测头长20cm,其结构与渗流观测测压管相同。测头以下预留50cm 的沉淀管。如果测头采用直径4cm、长20cm的透水石,则不需要沉淀管。

(4)为了固定测头位置及保证垂直安装,在距测头中心位置以上0.6m 处,焊有水平的横梁十字板,可兼作测头的竖向位移和两管测点间的位移观测用。

(5)导管管口应做带有通气孔的管帽,外加测压管管口保护罩。

2.测压管式孔隙水压力计的埋设

测压管式孔隙水压力计可采用坝体填筑过程中埋设和钻孔埋设方式。

(1)坝体填筑过程中埋设。当坝体填筑到设计的观测点高程时,在填土表面挖一个孔,孔径30～50cm,深60～90cm,孔底以上30cm 充填密实的膨润土,其上铺填符合反滤要求的干净砂砾料,厚度20cm。

将测头末端放入孔内后,周围填砂,测量测头中心部位的高程,然后在砂土上部沿导管回填膨润土,厚1m。

图4-3　测压管式孔隙水压力计结构示意图

随着填土的上升,用管箍将管接高,管壁外围用小锤夯实,严防从接口和管壁漏水。

横梁十字板应水平地安装在坚实的土层上,要经常校正,使测压管位置固定且垂直。

当导管接到坝面时,安装管口保护设备,如果管内水溢出,则在管顶上安装压力表。

测压管埋设安装示意图如图4-3所示。

(2)钻孔埋设。测压管式孔隙水压力计钻孔埋设的方法与渗流观测测压管相同,但回填材料不同,在测头砂层以上先填1m 厚的膨润土,然后用水泥砂浆回填,离坝面1m 用黏土加填。

测压管埋设后,应进行注水试验。

(二)振弦式孔隙水压力计(www.daowen.com)

孔隙水压力计的选型,应优先选用振弦式仪器。当黏土的饱和度低于95%时,应选用带有细孔陶瓷滤水石的高进气压力孔隙水压力计。

孔隙水压力计埋设时,一般应在埋设点附近适当取样,进行土的干密度、级配等物理性质试验,必要时尚应取样进行有关土的力学性质试验。

振弦式孔隙水压力计可采用坝体填筑过程中埋设和钻孔埋设方式。

(1)坝体填筑过程中埋设。土石坝内、坝基表部孔隙水压力计的埋设,可采用坑式埋设法。在坝内埋设时,当坝面填筑高程超出测点埋设高程约0.3m 时,在测点挖坑,坑深约0.4m,采用砂包裹体的方法,将孔隙水压力计在坑内就地埋设。

砂包裹体由中粗砂组成,并以水饱和。然后采用薄层铺料、专门压实的方法,按设计回填原开挖料。

埋设后的孔隙水压力计仪器以上的填方安全覆盖厚度应不小于1m。

孔隙水压力计的连接电缆可沿坝面开挖沟槽敷设。当横穿防渗体敷设时,应加阻水环;当在堆石坝壳内敷设时,应加保护管。当进入观测房时,应以钢管保护。

连接电缆在敷设时,必须留有裕度,并禁止相互绞绕。敷设裕度依敷设的介质材料、位置、高程而定,一般约为敷设长度的5%～10%。

连接电缆、水管以上的填方安全覆盖厚度,在黏性土填方中应不小于0.5m,在堆石填方中应不小于1m。

振弦式孔隙水计坝体填筑过程中埋设示意图,如图4-4所示。

(2)运用期埋设。运用期孔隙水压力计的埋设,应采用钻孔埋设法。钻孔孔径,依该孔中埋设的仪器数量而定,一般采用φ108～146mm。成孔后应在孔底铺设中粗砂垫层,厚约20cm。

图4-4　孔隙水压力计填筑过程中埋设

图4-5　孔隙水压力计钻孔

孔隙水压力计的连接电缆,必须以软管套护,并铺以铅丝与测头相连。埋设时,应自下而上依次进行,并依次以中粗砂封埋测头,以膨润土干泥球逐段封孔。封孔段长度应符合设计规定。回填料、封孔料应分段捣实。

孔隙水压力计埋设与封孔过程中,应随时进行检测,严禁损坏仪器测头与连接电缆,一旦发现,必须及时处理或重新埋设。

振弦式孔隙水压力计钻孔埋设示意图如图4-5所示。

(三)孔隙水压力计观测

(1)孔隙水压力计的测读方法,依所选用仪器类型而定,振弦式孔隙水压力计通过测读其自振频率的变化以确定其反应的孔隙水压力的变化。

(2)孔隙水压力的观测测次,依坝的类型和监测阶段而定,除满足规范要求外,应遵守下列规定:

1)在施工期,每当填方升高5～10m 或10～15d时应观测一次,同时必须测记观测断面填方的填筑高程变化。

2)对于已运行的坝,如新建观测系统,在第一个高水位周期,应按初蓄期的规定进行观测。