(一)土压力计结构和工作原理

1.土压力计结构

土压力计由压力盒、压力传感器和电缆等组成,如图4-7所示。

图4-7　土压力计结构图

压力盒由两块圆形、等厚的不锈钢板焊接而成,两板间构成一个厚度约1mm 的空腔,腔内充满硅油介质,用一根不锈钢管与传感器连接,形成一个封闭的承压系统。

2.土压力计工作原理

土压力作用于压力盒的承压膜上时,使压力盒内油腔体积发生变化而产生压力,通过连接管将此压力传递到传感器上,传感器信号通过电缆传输到采集仪表,从而量测出土的压力。

土石坝的土压力计应选用振弦式土压力计,其相应测读仪依其类型选用。

(二)土压力计的埋设

(1)土压力计的埋设,应特别注意减小埋设效应的影响。必须做好仪器基床面的制备、感应膜的保护和连接电缆的保护,及其与终端的连接、确认、登记。

(2)土压力计埋设时,一般在埋设点附近适当取样,进行干密度、级配等土的物理性质试验,必要时尚应适当取样进行有关土的力学性质试验。

(3)组成各土压力计的中心位置高程,应符合设计埋设高程。土压力计组的埋设,依成组土压力计的数量,可采用就地分散埋设法。分散式各土压力计之间的距离不应超过1m。其水平向以外的土压力计的定位、定向,借助模板或成型体进行。

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图4-8　土压力计埋设示意图

(4)土压力计埋设后的安全覆盖厚度,即能恢复正常施工必需的填方覆盖厚度,依填方材料、施工机械、仪器类型等而异。一般,在黏性土填方中应不小于1.2m,在堆石填方中应不小于1.5m。

土压力计有非坑式和坑式两种埋设方法。一般土压力计的埋设宜按非坑式埋设方法进行,在堆石坝内埋设时最宜采用。土压力计埋设示意图,如图4-8所示。

1.非坑式埋设

当采用非坑式方法埋设时,在填方高程即将达到埋设高程时,即在填筑坝面上的测点位置直接制备仪器基床面。基床表面必须平整、均匀、密实,并符合规定的埋设方向。

在堆石体内,仪器基床面应按过渡层法制备,即先以较大的砾石(碎石)填充埋设点处堆石的表面孔隙,再以较小颗粒的砂砾、砂铺平、压实。随之按规定的监测方向,安设土压力计,掩埋保护,铺填、压实。

仪器周围安全覆盖厚度以内的填方,必须采用薄层铺料、专门压实的方法,确保仪器安全,并应尽量使仪器周围材料的级配、含水量、密度 (孔隙比)等同邻近填方接近。

仪器感应膜的保护,依感应膜的刚度而定。接触感应膜的土石材料的最大粒径以不损伤感应膜并能均匀感应上压力为限,一般宜采用中细砂。在黏性土中宜先以薄层砂保护,在堆石体内的土压力计,应按上述过渡层法保护。

2.坑式埋设

当采用坑式方法埋设时,依填方材料的不同,在填方高程超过埋设高程约1m 时,在埋设点开挖坑槽进行埋设。

在黏性土中坑槽深约1.2m,坑底面积约1m×1.2m,以能方便工作为准。对于按分散方法水平埋设的土压力计,宜在坑底中心刻挖仪器承台,承台高约0.2m,利用承台制备仪器基床面。

仪器就位后,将开挖的土料筛除大于5mm 的碎石,薄层回填,专门压实。对于铅直向与倾斜向埋设的土压力计,按要求方向在坑底挖浅槽。槽深约等于土压力计的半径,宽约为仪器厚度的2～3倍。回填方法同非坑式埋设。

在堆石中,坑槽深约1m,应按第三节“1”的要求制备基床面、进行感应膜保护,然后回填、压实。