孔隙水壓力監測是指對土石壩壩體或地基在土體固結、基礎變形和水流滲透等因素作用下土粒孔隙中水壓力大小和變化所作的量測。由於監測設備本身的功能，在孔隙水壓力監測中，不僅能測得土石壩施工階段至運行初期的飽和土體逐漸排水固結過程中的孔隙水壓力、蓄水初期由壓縮和滲透兩者形成的綜合水壓力，還能測得蓄水運行時期壩體滲透形成的滲透水壓力，以及由於上游水位驟降土石壩內部產生的孔隙水壓力。
基本介紹
- 中文名：孔隙水壓力監測
- 外文名：monitoring of pore water pressure
- 設備：孔隙水壓力計等
- 目的：控制填築速度等
- 套用：工程檢測等
- 學科：土木工程
簡述,監測布置,方法,資料分析,
簡述
世界各國在研製孔隙水壓力監測設備中，已取得較多成就。研製出的高進氣值陶瓷濾水件可以在非飽和土體內使用，並研製出小量程、高精度的孔隙水壓力計及用於測壓管的小直徑孔隙水壓力計等。形成了能自動採集、自動處理及分析的全自動化系統。中國已研製出雙管式、鋼弦式、電阻應變片式和差動電阻式等多種孔隙水壓力監測儀器，並在許多工程上套用。工程上主要使用鋼弦式及差動電阻式這兩種孔隙水壓力計，許多工程已配備自動監測系統。
對土石壩來說，孔隙水壓力增大常易引起壩坡失穩。進行孔隙水壓力監測，在施工期間可以隨時核算壩體或壩基的穩定性，控制填築速度，保證安全施工；在運行期間可以隨時分析土石壩的滲流和穩定情況，保證安全運用；並驗證設計、科研計算結果。
在測點處埋設的孔隙水壓力監測設備有鋼弦式、電阻應變片式、差動電阻式、平衡式、雙管式和測壓管式等孔隙水壓力計。除地基內需用鑽孔方法埋設外，一般均應在土石壩填築過程中埋設。
監測布置
測點布置根據工程規模、土石壩結構型式和施工方法、地形、地質、壩料滲透性等，選擇包括土石壩最大斷面在內的若干監測斷面。在斷面上結合固結、內部變形、應力和滲流等監測項目的設備進行測點布置。在總應力較大處、穩定安全係數較小的滑弧附近及可能出現裂縫處，測點可較密。一般可水平地成排布置。排與排的高差視需要而定，一般可為5m~10m，並儘量與固結、應力等測點保持同一高程。每排測點的水平間距可為10m～50m。
孔隙水壓力監測點布置應符合下列要求：
①監測點宜根據施工監測對象、測試目的和場地條件等靈活布置，數量不宜少於3個；
②監測點宜在水壓力變化影響深度範圍內按土層布置，豎向間距宜為4～5m，涉及多層承壓水層時應適當加密。
方法
孔隙水壓力監測可採用振弦式孔隙水壓力計或氣壓式孔隙水壓力計。
孔隙水壓力計應滿足下列3條要求：
②解析度優於0.2%(F.S)，精度優於0.5%(F.S)；
③具有足夠的強度、抗腐蝕性和耐久性，並具有抗震和抗衝擊能力。
孔隙水壓力計應在基坑降水前1周埋設，埋設前應注意以下兩點：
①孔隙水壓力計應浸泡飽和，排除透水石中的氣泡；
②檢查核對孔隙水壓力計的出廠率定數據，整理壓力——頻率(或壓力——電阻)曲線，並用回歸方法計算各孔隙水壓力計的標定係數。振弦式孔隙水壓力計用頻率儀測試其頻率變化量，由頻率一壓力率定關係換算出孔隙水壓力；氣壓式孔隙水壓力計可直接測讀孔隙水壓力值。
孔隙水壓力計埋設時應注意以下3點：
①鑽孔孔徑宜為110～130mm，並保持鑽孔圓直、乾淨；
②觀測段內應回填透水填料，再用膨潤土球或注漿封孔；
③當一孔內埋設多個孔隙水壓力計時，壓力計間隔不應小於1m，並做好各元件間的封閉隔離措施。
孔隙水壓力計埋設後應測量孔隙水壓力初始值，且宜逐日定期連續量測1周，取3次測定穩定值的平均值或中值作為初始值。
資料分析
孔隙水壓力監測資料應及時整理分析。一般包括：
①繪製孔隙水壓力及施工填土荷載、庫水位等的綜合過程線，分析它們之間的聯繫，研究孔隙水壓力的形成、發展、消散和滯後情況，並與理論計算的消散係數進行比較，指導土石壩的合理、安全運行。
②繪製孔隙水壓力與填土荷載的關係曲線，分析填築速度與孔隙水壓力增長之間的關係，必要時進行壩體穩定校核，以控制施工填築速度。
③繪製孔隙水壓力斷面等值線圖，了解其分布情況。繪製高水位時的大壩浸潤線，用以驗算壩坡穩定。
④繪製固結量與孔隙水壓力的關係過程線或關係線，分析土體固結過程中孔隙水壓力的變化以及對土石壩安全的影響。
