探讨大坝渗透压力监测系统中振弦式渗压计的应用
探讨大坝渗透压力监测系统中振弦式渗压计的应用
品牌有所 不同 ， 其 有 的 部 分 指 标 也 存 在 着
大大小 小的差异 。 每 种 不 同 的 振 弦 式 渗 压 计 都 有 其 自己 的 率 定 数 据 ， 这 样 就 方 便 在 将 来使 用 的时 候 可以 按 照 它们 的 率 定 数 据
境下， 其 可 直 接 地 埋 在 要 求 很 高 的 碾 压 土 中， 振弦式渗压计具 有很好的强 度。
把 仪 器 上 的 频率 读 数 转变 为 与其 对 应 的 工
程单位 ， 比如 液 位 和 压 力 。
１ 振弦式 渗压 计的应用原理和应用特点
１． １ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ振 弦 式渗 压计 的应 用原 理
好 通 气 式 的 透 水 石过 滤 器 。 振 弦 式 渗 压 计
设方法有两种 ； 一 是钻 孔 式 埋 设 法 ， 其 主 要 机 里 。 这 样 就 可 以 实 用计 算 机 方 便 地 进 行
应 用 于 已经 建成 的 大坝 。 二是坑式埋设法 ， 主要 介 绍 这两 种 埋设 法 。 （ １ ） 钻 孔 式埋 设 法 ： 数据的分析和进一步的处理。 （ ２） 振 弦 式 渗
工 程 技 术
Ｓ Ｃ Ｊ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ ＆Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ ０ Ｌ ０ Ｇ Ｙ
匪圆
探 讨 大坝 渗 透 压 力监 测 系 统 中振 弦 式 渗 压 计 的应 用 ①
刘 玉 平
（ 甘 肃省 疏勒河 流域 水资源 管理 局 甘肃 玉门 ７ ３ ５ ２ ｌ １ ） 摘 要： 长期以来 ， 渗透压 力在我 国水库 大坝的检 测 系统 中， 最有 效的监控 大坝渗流状 态的方 法就是大坝渗 流的 原型观测 ， 而我 国 检 测大 坝渗流 中重要 的构成部 分之一 就是 大坝渗流压 力检 测 ， 振 弦式渗压 计有 着高分辨率 ， 抗扼 降雨 能 力强和没有 淤堵 的优 点 ， 所 以振弦 式渗 压 计在 我 国大坝监 疆 ４ 系统 中得 到 了广泛 的使 用， 本 文从 几个 方 面介 绍 了 振 弦式渗 压 计在 我 国大坝渗 透检 测 中的应 用 。 关键 词 ： 大坝渗透压力检测 系统 振 弦式渗压计 实际应 用 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｖ ６ ９ ８ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ ２ － ３ ７ ９ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ８ （ ａ ） － ０ ０ ７ １ － ０ ２
大坝的渗流监测测压管法及埋设渗压计法比较及仪器选型
大坝的渗流监测测压管法及埋设渗压计法比较及仪器选型1 监测方法的选择水库大坝渗流监测将首先实现渗压（浸润线）监测自动化，但浸润线监测有测压管法和埋设渗压计法2种方法，选用何种方法要根据具体情况确定。
1．1 测压管法及埋设渗压计法比较1．1．1 用途测压管可用来监测坝体浸润线、渗压压力、地下水位及绕坝渗流等。
埋设渗压计除可以监测上述项目外，还可用来监测土石坝的孔隙水压力。
1．1．2 应用时应注意的问题测压管的应用要求不能构成新的渗流通道，更不能对坝体造成破坏，因此在土石坝的防渗体交界面等处不宜使用。
而采用埋设渗压计的方法使用场合却较为广泛，但电缆敷设时也要避免构成渗流通道，并且要考虑到电缆热胀冷缩所产生的影响［1］。
1．1．3 施工安装根据施工和应用经验，测压管施工可以在工程实施和运行过程的任意时候进行，而埋设渗压计一般在施工过程中（针对不能设置测压管的地方）进行，当然在工程竣工后，能采用测压管的地方也均可采用埋设渗压计法进行渗压监测。
但两者施工时都要求钻孔时不造成坝体结构的破坏和构成新的渗流通。
测压管和埋设渗压计的方法都可以在一条铅直线上设置多个测点，但两者施工要求都较高。
1．1．4 测值精确度采用常用监测手段对测压管水位本身进行监测可达较高精度，如采用测深钟等设备进行测量，精度可达0．5～1 cm。
但是由于测压管是将测点的压力反应成一定体积的水头，因此测压管本身测值与真实测值存在误差与滞后。
从时间上来讲，需要管内水位累积到一定的高程或消散到一定的高程，从而受到“水流速”的影响。
在渗透系数大，作用水头、变幅及变化速度均较小的地方应用尚可，而在渗透系数小、作用水头大的地方，滞后时间会很长，在库水位变化快时，资料分析更加困难。
因此规范规定：“作用水头大于20 m的坝，渗透系数小于10－4 cm／s的土中，观测不稳定渗流过程以及不适宜埋设测压管的部位如铺盖或斜墙底部、接触面等，宜采用振弦式孔隙水压力计。
振弦式仪器在工程中监测扬压力的应用
振弦式仪器在工程中监测扬压力的应用陈欣刚;吴怡;马文锋【摘要】在大坝安全监测中坝基扬压力是一个很重要的监测指标,用于测量坝基扬压力的传感器很多,以GK4500S型振弦式渗压计为例,主要介绍了振弦式渗压计的工作原理、主要结构、适用范围和安装方法,及其在广西合狮面水库大坝中监测坝基扬压力的具体实例.【期刊名称】《水利信息化》【年(卷),期】2010(000)005【总页数】4页(P45-48)【关键词】振弦式;渗压计;扬压力;大坝;监测【作者】陈欣刚;吴怡;马文锋【作者单位】水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心,江苏,南京,210012;水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心,江苏,南京,210012;国网电力科学研究院,江苏,南京,210003【正文语种】中文【中图分类】TV6981 扬压力的概念扬压力是重力坝强度和稳定计算中的重要荷载。
人们对扬压力的认识，从无所知到有所知，从对它有模糊的概念到进行较准确的计算，已经经历了1个多世纪的漫长时期[1]。
直至今日，人们对扬压力的认识也并非进入到了无所不知的境界，仍有许多问题有待进一步研究。
扬压力是指建筑物及其地基内渗水，对某一水平计算截面浮托力与渗透压力之和。
由于扬压力是1个铅直向上力，它减小了重力坝作用在地基上的有效压力，从而降低了坝底的抗滑力，因此存在一定的负面作用。
同时，坝体内也产生扬压力，导致坝体内的应力分布受到一定影响。
为了减小坝底扬压力，提高坝的稳定性，通常采用布设坝基防渗帷幕以增加防渗效果，消耗坝底的渗透水头，并在防渗帷幕后设排水孔幕，以释放剩余水头。
通常将坝体上游坝面 3～5m 范围内的材料的防渗性能提高，以形成防渗层，在防渗层后面再设置排水管。
渗透压力又称动水压力，是指水在建筑物上、下游水位差作用下渗入建筑物及地基内而产生的水压力。
渗透压力对岩、土体稳定性的影响随渗流方向不同而异。
如坝基下当渗流方向与重力一致时，渗透力能提高岩土体稳定性；如与重力方向相反，则将减小颗粒间压力，即产生扬压力对土体稳定不利。
渗压计工作原理及用途
渗压计工作原理及用途
渗压计是渗流测量和控制的仪器，其基本原理是利用压力的变化来表
示介质的流动量，其中受测介质的压力与受控流体的压力在一定的比例关
系上。
渗压计主要用于测量和控制液体中的渗流，广泛应用于液体的进口
管道、出口管道、压力容器和专门的实验设备等。
除此之外，它还可以用
于测量流体的流量、总量、压强等参数。
渗压计一般有两种工作原理：一种是利用集压原理，一种是利用压力
积分原理。
集压原理是借助受控流体提供的压力，将受测介质的压力等效
为受控流体的压力，从而间接测量受测介质的流量。
压力积分原理是依靠
渗压计内置的静压容器，将受测介质的压力积分成恒定的容积，以此求出
受测介质的流量。
渗压计用于测量液体渗流，不仅可以准确测量流量，而且也能有效控
制液体渗流，避免液体外溢或漏失。
此外，渗压计还可以用于检测和调节
管道压力，以确保液体运行安全无碍。
渗压计具有快速响应、可靠性高、精度高等优点，是目前测量和控制
液体渗流的有效手段。
它的应用更是多方面、十分广泛，不仅可以用于水
资源、石油化工等行业，而且还可以用于渗流监测、水土保持、环境治理、水库运行及水文水质等行业中的实验研究。
大坝监测仪器施工方案
大坝监测仪器施工方案(振弦渗压计)施工前的那个早晨，我站在大坝的岸边，望着波光粼粼的湖面，心中浮现出一幅施工的画面。
振弦渗压计的安装，对于这座大坝来说，至关重要。
我将用我十年的经验，为大家详细阐述这个施工方案。
一、项目背景这座大坝，承载着无数人的希望和期待，它的安全至关重要。
为了确保大坝的安全运行，我们需要对大坝进行实时监测，而振弦渗压计就是其中的关键设备。
它能够实时监测大坝内部的渗透压力，为我们的决策提供依据。
二、施工目标1.确保振弦渗压计的安装位置准确无误，满足监测需求。
2.保证振弦渗压计的安装质量，确保设备稳定运行。
3.提高监测数据的准确性，为我国大坝安全提供有力保障。
三、施工准备1.施工人员：选拔具有丰富经验的施工队伍，进行专业培训，确保施工质量。
2.施工材料：提前准备好振弦渗压计、电缆、支架等施工所需材料。
3.施工工具：准备好电钻、扳手、螺丝刀等施工工具。
四、施工步骤1.测量定位：根据设计图纸，确定振弦渗压计的安装位置。
使用测量仪器进行精确测量，确保位置准确无误。
2.钻孔安装：在测量定位的基础上，使用电钻进行钻孔，孔径要略大于振弦渗压计的直径。
孔深要满足设备安装要求。
3.安装支架：将支架固定在钻孔周围，确保支架牢固可靠。
支架的高度要满足振弦渗压计的安装要求。
4.安装振弦渗压计：将振弦渗压计插入孔内，调整位置，使其与支架紧密连接。
连接电缆，确保电缆线不缠绕、不打结。
5.固定电缆：使用电缆卡子将电缆固定在支架上，确保电缆线不受到外界影响。
6.调试设备：对振弦渗压计进行调试，确保设备运行正常。
检查电缆连接是否牢固，设备是否稳定。
7.数据采集：在设备运行正常后，进行数据采集。
将采集到的数据传输至监控中心，进行分析处理。
8.施工验收：在设备安装完成后，组织专家进行验收，确保施工质量。
五、施工注意事项1.施工过程中，要严格遵守操作规程，确保施工安全。
2.遇到特殊情况，要及时与项目负责人沟通，确保施工顺利进行。
大坝监测仪器施工方案(振弦渗压计)
DIKGATLHONG DAM PROJECTCONTRACT NO.1:DAM AND ASSOCIATED WORKS AND ACCESS ROAD大坝监测仪器施工方案（振弦式渗压计）批准：审核：编制：SINOHYDRO CORPORATION LTD.November 18th 2008大坝监测仪器施工方案（振弦式渗压计）一、工程简介迪克戈洪大坝工程的观测项目主要有：水位及地下水位观测、坝体表面观测渗流观测、空隙水压力观测。
其主要观测仪器和设施如下：各种仪器将跟随工程的进展而进行安装，其中渗压计分为振弦渗压计和竖管渗压计，振弦渗压计具体分布部位和工程量见下表：二，供货商资料该工程的监测仪器供货商为基康北京公司，该公司的详细资料如下：Geokon INC. of USA has been the world leader in high-quality geotechnical instruments design and manufacturing since it was founded in 1979.Geoko Instruments(Beijing) co.,Ltd.was founded in 1998 as a wholly-owned enterprises of the Geokon Inc.,which specialized in desing, production and sale of security monitoring instruments and automatic monitoring and control systems, the integration projects and the technological consultation and services as well and “china Industrial production permit”Geokon instruments are divided into two large series of vibrating wires (vw) and Fiber Bragg Gratings (FBG),widely used for monitoting security and stability of hydraulic structures,tunnels,brdges,highways and other projects,such as stress,strain,displacement,load,pressure,temperature,tilt,settlement and data acquisition,etc.As a member of china dam security monitoring committee,Geokon Instruments (Beijing) Co.,Ltd. Is one of the most prestigious companies majored in hydropower project security monitoring and the largest supplier of water conservancy and hydropower security monitoring instruments in china.Geokon Beijing Co. Jiang xiaoqangUnit 1111 General Manager Tianchuang Science plaza Mr.G.J.LiNO.8 Caihefang Road Sales DirectorHaidian District Tel:+86-10-62698899 Beijing Fax:+86-10-62698866 100080 China /en三、施工计划根据安全监测的特点，坝内观测仪器，设备及观测等随坝体填筑施工的项目同步进行。
大坝监测仪器施工方案振弦渗压计
大坝监测仪器施工方案振弦渗压计1. 引言大坝是水利工程中重要的水源调节和生态保护设施，其安全性对水资源的保护和人民生命财产的安全至关重要。
大坝监测是确保大坝安全运行的重要环节之一，而监测仪器的施工方案对监测结果的准确性和可靠性有着至关重要的影响。
本文将详细介绍大坝监测仪器施工方案中振弦渗压计的相关内容。
2. 振弦渗压计简介振弦渗压计是一种广泛应用于大坝监测中的渗压测量仪器。
它通过测量渗流引起的土体振动频率来间接反映土体中的渗压情况。
振弦渗压计具有测量范围广、响应速度快、精度高等优点，因此被广泛应用于大坝渗压监测中。
3. 振弦渗压计的施工方案3.1 设备选型振弦渗压计的选型应根据实际情况进行选择，考虑以下因素： - 大坝高度和坝体结构类型 - 渗流水平和深度 - 监测要求和精度要求3.2 传感器安装振弦渗压计传感器的安装位置应根据大坝渗压分布情况和监测要求进行确定。
通常情况下，传感器应安装在大坝坝体或坝基关键位置，以保证监测结果的准确性。
安装包括以下步骤： 1. 清理安装点：确保安装点的表面干净，无杂物和泥土。
2.安装传感器：使用合适的工具将传感器固定在安装点上，并确保安装稳固。
3. 连接电缆：将传感器与数据采集系统连接，确保连接牢固且信号传输正常。
3.3 数据采集系统振弦渗压计的数据采集系统应具备稳定可靠的功能，能够实时采集传感器测量数据，并具备数据存储和传输功能。
在选择数据采集系统时，应考虑以下因素： -数据传输方式：选择合适的数据传输方式，如有线传输或无线传输。
- 数据存储容量：根据监测需求确定数据存储容量，以保证数据的完整性和连续性。
- 数据处理和分析功能：确保数据采集系统具备数据处理和分析的能力，以提供准确的监测结果和报告。
4. 施工注意事项在振弦渗压计的施工过程中，需注意以下事项： - 安全操作：施工人员应遵守相关安全操作规程，佩戴个人防护装备，确保施工的安全性。
- 施工质量控制：施工过程中需要严格按照相关施工规范进行操作，确保设备安装的质量和准确性。
浅谈振弦式传感器在大坝安全监测中的优势与应用
浅谈振弦式传感器在大坝安全监测中的优势与应用摘要：振弦式传感器由于其工作原理简单、精度和稳定性高及抗干扰力强，在大坝安全监测中已经被广泛应用。
本文介绍了振弦式传感器的工作原理、在大坝安全监测中的优势以及在应力/应变、变形、渗流和温度等大坝安全监测项目中的应用。
关键词：大坝安全监测监测仪器振弦式传感器振弦应用大坝安全监测是指：水库大坝从施工开始到工程结束投入使用的全部过程，都需要对建筑物安全性能和运行状态进行安全监测。
大坝安全监测中最基础、最主要的就是监测仪器，对建筑物安全性能和运行状态的了解和分析，主要依靠各种监测仪器提供的测量数据。
振弦式传感器就是众多监测仪器中的一种，从20世纪30年代发明至今，随着电子读数仪技术、材料和生产工艺的发展，振弦式传感器已成为一种性能十分完善且能满足大坝安全监测应用要求的监测仪器。
1 振弦式传感器工作原理的介绍1.1振弦式传感器的构造振弦式传感器由受力弹性形变外壳(或膜片)、钢弦、紧固夹头、激振和接收线圈等组成。
而钢弦就是振弦式传感器的振弦。
（如图l所示）1.2振弦式传感器的工作原理振弦式传感器的工作原理就是测量张紧钢弦的频率变化来测量钢弦应力的物理量。
1.2.1频率（周期）与变形（应变）之间的关系振弦的固有频率（共振频率）与应力，长度和质量有关，公式如下：由于钢弦的质量m、钢弦长度Ｌw、截面积S、弹性模量E可视为常数，因此，钢弦的应力Ｆ与输出频率f建立了相应的关系：即当外力F0未施加时，则钢弦按初始应力作稳幅振动，输出初频f0；当施加外力F1 (即被测力——拉力或压力)时，则形变壳体(或膜片)发生相应的拉伸或压缩，使钢弦的应力增加或减少，这时频率也随之增加或减少为f1。
因此，只要测得振弦频率值f1，即可得到相应被测的力——拉力或压力值等。
1.2.2振弦式传感器的工作原理现以双线圈连续等幅振动的激振方式，来表述振弦式传感器的工作原理。
如图l所示，工作时开启电源，线圈带电激励钢弦振动，钢弦振动后在磁场中切割磁力线，所产生的感应电势由接收线圈送入放大器放大输出，同时将输出信号的一部分反馈到激励线圈，保持钢弦的振动，这样不断地反馈循环，加上电路的稳幅措施，使钢弦达到电路所保持的等幅、连续的振动，然后输出的与钢弦张力有关的频率信号。
振弦式渗压计在喀斯特地貌水库大坝渗流监测中的应用
振弦式渗压计在喀斯特地貌水库大坝渗流监测中的应用
振弦式渗压计在喀斯特地貌水库大坝渗流监测中的应用
李晓波
【摘要】该文阐明了振弦式渗压计的具体工作原理，振弦式渗压计的安装方法和使用注意事项，通过渗透压力计算公式，直观地确定埋设点的水位埋深情况。
最后以某地区水库大坝的渗流监测系统建设为工程实例，对该工程的渗透压力情况进行全天候监测，有效地实现了渗水风险的及时预警。
【期刊名称】《黑龙江水利科技》
【年(卷),期】2019(047)010
【总页数】4
【关键词】振弦式渗压计；喀斯特地貌；渗压监测；应用
【文献来源】https:///doc/9718638146.html,/academic-journal-cn_heilongjiang-hydraulic-science-
technology_thesis/0201276172805.html
1 工程概述
某地区的整个水库地址皆位于喀斯特地区(岩溶地区)，在水库大坝的左岸地质条件相对于右岸更为复杂山体的岩层也较为单薄，左岸坝肩往南500m附近的岩溶非常繁多，施工技术人员对地下岩溶情况进行勘测发现，在地下至少有6条岩溶形成的通道，通道的类型多为管道型，且通道较长范围也比较大。
在水库建设和运行时要对大坝的坝肩和坝基内的渗透水压力进行监测，所以在大坝施工时在大坝的坝肩和坝基位置分别埋设了8个振弦式渗压计。
振弦式渗压计类似于一种传感器，广泛用于水库大坝工程中绕坝渗漏土石坝渗流(浸润线)的测量。
振弦式渗压计的主要部件均由特殊的钢材进行制造，适合在比较恶劣的环境使用，具有非常高的精度和灵敏度，其防水性能、耐腐蚀性、埋置后的。
振弦式多点位移计在软基大坝安全监测中的应用
振弦式多点位移计在软基大坝安全监测中的应用摘要：本文主要介绍了振弦式多点位移计的工作原理及施工安装方法，以及在工程实例中的数据分析等，表明多点位移计在软基大坝监测中能够正确反应坝基的分层沉降情况。
关键词：多点位移计大坝监测沉降应用一、前言多点位移计是埋设在岩体钻孔内实施内部以及深层位移监测的，它可以监测任意钻孔方向不同深度的轴向位移及分布，从而了解岩体变形计松动范围，为合理确定岩体加固参数及稳定状态提供依据，因此，广泛应用于坝基、边坡和地下洞室等岩体内部位移观测，最大观测深度可达近百米。
多点位移计很多时候都是应用在岩体内部，从而监测岩体内部位移情况，很少应用在软基中，本文正是根据已完成工程实例，介绍在软基大坝中应用多点位移计监测坝基分层沉降情况的。
二、多点位移计工作原理及仪器组成多点位移计是由测头、传感器、读数仪、测杆（包括护管、隔离架、支撑环等）、锚头等五部分组成。
传感器分为电测式和机械式两大类，其中电测式具有测试快速、精度高和可遥测等优点；本次主要以电测试为例，电测式传感器类型主要有振弦式、线性电位器式、差动电阻式等。
测杆有不锈钢杆、玻璃纤维柔性杆两种，测杆外部护管为普通PVC塑料管。
常用锚头有灌浆式、伸缩式等。
目前采用较多的是振弦式传感器、不锈钢测杆及灌浆式锚头组合。
通常根据岩土结构和设计观测深度的不同，在同一钻孔内沿深度大多设置3~6个测点。
位移传感器安装在孔口测头内，孔口测头内的传感器与钻杆内的测杆、锚头连在一起传递位移。
多点位移计的工作原理是当相对埋设于钻孔内不同深度的锚头发生位移时，经测杆将传递到测头内的位移传感器，就可获得测头相对于不同锚固点深度的相对位移。
再通过换算，可以得到沿钻孔不同深度的岩体或者结构物的绝对位移。
钻孔内最深锚头要求埋设在岩体相对不动点深度。
如下图所示（以）：设测点和第一个测点M1（5m）之间变形量为S1；第一个测点M1（5m）和第二个测点M2（10m）之间变形量为S2；第二个测点M2（10m）和第三个测点M3（30m）之间变形量为S3故：地面各测点测得读数为：L1=S1 ，L2=S1+S2，L3=S1+S2+S3实际情况中，浅部变形要比深部变形大，越往深部变形越小，在计算中，我们一般假定最深部位测点是稳定不变的的“零点”（多点位移计工作原理：假定最深的锚固点为相对不动零点）。
振弦式传感器在大坝安全监测中的应用
传 感器进行标 定是采用可 示踪 的０１％ 或 更高的标准 ． 来确 定振弦传感器 的精度和重复性 。实践证 明振弦式
传 感器在００ ５％ＦＳ范 围内是可重 复的 。温度误差是 ． ２ ．．
洪道 闸门的启 闭和发 电机 、水轮机 的运转。解决的方
法是在坝体 上下游方 向开槽 以减轻 压力，阻止进 一步 开裂和膨胀 。压力释放后 ，经 过一段时期，当槽 重新 闭合 时压力又增 加 ，可用软包 含应力传感器 ｆｌＣ 测 ＳＳ ） 量 ，Ｓ Ｓ 安 装在 混凝 土 内金 刚石 钻孔 中 ，对 读数 进 ＩＣ 行监测 ，以帮助评估是否需要重新开槽 。 美 国亚 利 桑 那州 的Ｒｏ ｅ ｅｔ 坝 是一 座老 砌 石 ｏｕｌ 大 坝 ，在 下 游和 坝顶 上 浇筑 大体 积混 凝 土 ，使 坝 高增
非常近 ，该线圈兼作激励和信号感应线 圈，电子脉冲 信号通过两芯导线传入线圈 引起磁场 改变使钢 弦 以其
谐振 频率 振动 。由于 张力 不 同的钢 弦 的谐 振频 率不 同，线 圈感受到钢弦切割磁 力线 的频率 并将信号通 过
弦及其相关部件材料 的选择 ，钢 弦的固定技术。应尽
可 能地减 小由于温度和应变 引起 的弦线徐变 ，以及减 小潜在 的腐蚀 。高质量 的振 弦式传感器应具有 良好 的 设计工作特性和较低 的长期漂移 。
上述两根 电缆传到读数装置 。读数 装置使用高频 石英
计 时器及 周 期平 均技 术来 精确 地测 定 弦的振 动频 率 （ 周期 ），并在几毫 微秒 内给出重 复分辨率，通 常分
维普资讯
水 利 水 文 自 动 化
振弦式传感 器是一种机械传感器 ，频率输 出可 以
在工程 中埋设 的仪器都从 国外进 口。
振弦式渗压计原理
振弦式渗压计原理
振弦式渗压计的原理是当被测水荷载作用在渗压计上，将引起感应膜板的变形，其变形带动振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。
电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置或数采装置，即可测出水荷载的压力值。
同时，该装置还可以同步测量埋设点的温度值。
振弦式渗压计由膜片（受力弹性形变外壳）、细钢弦、调节夹紧装置、激励和接收线圈等组成。
钢弦的自振频率与其张紧力的大小、材料、长度等有关，但振弦一经确定后，其自振频率就是一个确定值，振动频率的变化量即对应受力的大小。
因此，只要测得振弦频率值，即可得到相应被测压力值。
振弦式渗压计使用说明书
XY-SYJ01系列振弦式渗压计（孔隙水压力计）振弦式渗压计产品图1 概述XY-SYJ01系列振弦式渗压计用于监测岩土工程和其它混凝土建筑物的渗透水压力，适用于长期埋设在水工建筑物或其它建筑物内部及其基础，或安装在测压管内，测量结构物内部及基础的渗透水压力，并同时测量埋设点的温度。
也可用于水库水位或边坡地下水位的测量。
该仪器已取得国家质量技术监督局颁发的生产产品许可证，生产许可证号为：XK07-003-00005。
1.1 测量原理XY-SYJ01系列振弦式渗压计埋设于坝体或基岩内，渗透水压力自进水口经透水石作用在渗压计的弹性膜片上，将引起弹性膜片的变形，并引起振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。
电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出水荷载的压力值，同时由仪器中的热敏电阻可同步测出埋设点的温度值。
振弦式仪器的量测量采用频率模数F 来度量，其定义为：10002f F = 式中f 为振弦式仪器中钢丝的自振频率。
（1）当外界温度恒定，渗压计仅受到渗透（孔隙）水压力时，其压力值P 与输出的频率模数变化量ΔF 具有如下线性关系：F k P ∆⨯=0F F F -=∆式中：ｋ— 渗压计的最小读数 ，单位为kPa/kHz 2；由厂家所附卡片给出。
ΔF — 实时测量的渗压计输出值相对于基准值的变化量，单位为kHz 2； F — 实时测量的渗压计输出值，单位为kHz 2；F0 — 渗压计的基准值，单位为kHz 2。
（2）当渗压计的渗透（孔隙）水压力恒定时，若温度增加ΔT 时，渗压计有一个输出量ΔF ′，这个输出量仅仅是由温度变化而造成的，因此在计算时应给以扣除。
通过实验可知，ΔF ′与ΔT 具有下列线性关系：T b F k ∆⨯-='∆⨯0T T T -=∆式中：ｂ— 渗压计的温度修正系数，单位为kPa/℃；由厂家所附卡片给出； ΔT — 温度实时测量值相对于基准值的变化量，单位为℃；T — 温度的实时测量值，单位为℃；T 0 — 温度的基准值，单位为℃。
振弦式渗压计在堆石坝安全监测系统中的应用
振弦式渗压计在堆石坝安全监测系统中的应用振弦式渗压计因具有长期稳定性、高信噪比、信号输出强、抗干扰等优点在国内外大坝渗流监测系统中得到了广泛应用，文章以博茨瓦纳Lotsane大坝为例介绍振弦式渗压计的布设、率定以及安装过程，并且就初期观测结果进行数据整理，旨在为类似工程提供一定的参考。
标签：渗压计；仪器布设；数据整理Abstract：Vibrating string osmometer has been widely used in dam seepage monitoring system at home and abroad because of its advantages of long-term stability，high signal-to-noise ratio，strong signal output，anti-interference and so on. Taking the Lotsane Dam in Botswana as an example，this paper introduces the arrangement，setting and installation process of vibrating string osmotic pressure gauge，and collates the data of the initial observation results in order to provide some reference for similar projects.Keywords：Piezometer；instrument layout；data reduction引言统计资料表明，国内外土石坝、堆石坝垮坝事故多数是由渗流破坏引起的，因此对大坝渗流进行监测并通过数据分析掌握大坝的安全运行状况越来越引起人们的重视。
目前大坝渗流监测方法主要有两种：一种是测压管法，另一种是渗压计法，其中测压管法主要适用于人工观测，精度偏低，在高水头、渗透系数较小的情况下存在一定的测值滞后[1]；渗压计法因其测量精度高、适应自动化监测系统等优点被广泛采用。
振弦式传感器在大坝安全监测系统中的应用及施工期监测分析
频率，就能 通 过 标 定 关 系 解 得 传 感 器 受 到 的 外 部
作用。
假设弦的初始应力为 σ0， 受外部荷载后应力为
σ1，根据式（ 1） ，可以得到受到外荷载 P 的表达式为
P
= σ1
－
σ0
= 4l2ρ（
f
2 1
－
Байду номын сангаас
f
2 0
）
（ 2）
式中，4l2ρ 为常量。
振弦式传感器所受外荷载与受荷载前后振动频率
（ 1. 750 Test Ｒange，China Shipbuilding Industry Corporation，Kunming 650051，Yunnan，China； 2. Ｒeservoir Management Bureau of Yongping County，Dali 671000，Yunnan，China； 3. Dali Yuguang Engineering Supervision Consulting Co．，Ltd．，Dali 671000，Yunnan，China）
的平方差成正比例关系。现有振弦式传感器采集的是
频率模数，同时可以测出同步安装位置的温度值进行
修正，减少误差。一般计算公式如下
P = k（ F0 － F） + b（ T － T0）
（ 3）
式中，P 为外荷载相对于初始值的变化值； k 为传感
器的测量灵敏度（ 最小读数） ； F0 为传感器频率模数 基准值； F 为传感器频率模数实时测量值； b 为传感
1 大坝安全监测系统介绍
大坝安全监测系统由计算机（ 中心控制站） 、测 量单元和传感器（ 包括视频监控） 组成。通过传感器 对监测数据进行采集，通过测量单元将数据转换并传 输到计算机中，再通过计算机对大坝安全状况进行分 析，以最直观的方式呈现给大坝管理者，方便对大坝 安全做出判断并及时排除危险。典型的大坝安全监测 系统结构如图 1 所示。
振弦式渗压计在大坝渗透压力监测系统中的应用
振弦式渗压计在大坝渗透压力监测系统中的应用
吴 金屏
杨子 江
目前 ，在 水库大坝 的安全监测 系 范 》 ＤＪ ５ ７ — ０ ３ 和《 （ ＩＴ １８ ２ ０ ） 土石 坝 安 全 是大坝 渗流监测 的重要组成部 分。 由 统 中，大坝渗流 的原型观测 是监控大 监测技术规 范＞ Ｓ ６ — ４ 中都将渗 流 于振 弦式 渗压计具有 分辨率 高 、不受 ＞ Ｌ ０９ ） （
采取 纠偏措施 ， 而更好地 理方 法 的 本 质 及 其适 应 的经 济 环境 从 干个工地供应 ， 各工地需要 量 已确定 ， 在的问题 ，
单 位 材料 运 费也 相 应 确 定 ， 这 一 系 列 控制成本 。 在
的特 色 ， 建 出系统 的材 料成本 管 理 构
方 法 体 系 ■ （ 者 单 位 ： 徽 省 濉 溪 县 水 务 局 作 安
限制条件下 ， 采用运 筹学方法 ， 求得 合 理调 配， 使总运费最低 。 ３ 健全和 完善约束机 制， 、 杜绝材料
采 购 中不 良行 为
四 、 料 费 用 的 考核 与 分 析 材
１严格材料 费用管理 、
健 全 内部控制 制度 ， 树立 “ 向管理 ２ ５ ０ 安 徽 省 水利 科 学 研 究 院 ３ １０ 要效益 ” 的理念 ； 严格按 会计核算制度 ２ ３ ０ ） ３０ ０ （ 专栏编辑 ： 周 权）
２ 选择 合 理 的运 输 方式 、
中发生 的残废材料 ， 回收入账 。 应
项 系统 工 程 ， 调 整体 与 全 局 ， 材 强 对
内容 、 法 进 行 方 加 象 、
企业采 购材料从若 干供应点 向若 核 ， 定期 检查计 划与供应偏 差 ， 找出存 全方位 的分 析研究 。 过研究 每种 管 通
连通器在大坝监测渗压计检验中的创新与应用
靠保障。渗流监测是一项关系到水电工程建筑物
能 否安全 施工 、 长 期稳定 运行 的重 要 指标 。
３ 已有 检验 设备 及其存 在 的缺 陷
目 前， 国内外渗流监测的仪器主要有振弦式、
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — １ ０ ． １ ５
新装置命名为： 连通多元渗压计扣紧装置。
紧装置解决 了此问题。主要是利用帕斯 卡密 闭液体均等传递压强 原理 ， 设置多个互 相连通 的渗压 计孔位 ， 单位 时间 同时完 成多个渗压计的检测 ， 有效地提高了检验 的精度 和工作效率 。 关键词 ： 连通器 ； 渗压计 ； 检验
中 图分 类 号 ： 文 献标 识 码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ １ － ２ １ ８ ４ （ ２ ０ １ ３） ０ ６ － ０ ０ １ ４ － ０ ２
而且要 求检 验人 员理 论知识 与 实 际操 作技 能有 效 结合 ， 还 需要 有 相 关 专 业水 平 和检 验 能 力 。检 验
湿， 该仪器即宣告报废 ； 而振弦式渗压计 由于其具 有 良好 、 稳 定 的性 能 ， 越 来 越 多 地 用 于 渗 流 监 测
中 。现 今 国 内外 中小 型现 场试 验室对 渗 压计 的检 验 主要 采用 活 塞 压力 机 与扣 紧 件 软 连 接 （ 图１ ） ， 但 其存 在 以下缺 陷 （ 表 １ ） 。
第３ ２卷第 ６期
２ ０ Ｉ ３年 １ ２月
四
川
水
力
发
电
Ｖ０ １ ． ３ ２．Ｎ ｏ ． ６
Ｄｅ ｃ ．． ２ ０ １ ３
Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ
Ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ
连通 器 在 大 坝 监 测 渗 压 计 检 验 中的创 新 与 应 用
GK振弦式倾斜仪在大坝安全监测中的应用
GK振弦式倾斜仪在大坝安全监测中的应用赵红旭;马成武;陈和权;豆泽军【摘要】大坝安全监测工作为保证大坝安全发挥着越来越重要的作用.本文详细介绍了在丰满水电站溢流坝段降低渗水压力帷幕灌浆工程中GK-6350振弦式倾斜仪的工作原理、安装方法,突出监测项目的设计原则、测点布置、检测过程及教据分析,以期为类似工程提供可借鉴的安全监洲方案.【期刊名称】《东北水利水电》【年(卷),期】2010(028)008【总页数】2页(P61-62)【关键词】自动化安全检测系统;振弦式倾斜仪;帷幕灌浆;大坝;丰满水电站【作者】赵红旭;马成武;陈和权;豆泽军【作者单位】中水东北勘测设计研究有限责任公司工程测绘公司,吉林,长春,130062;中水东北勘测设计研究有限责任公司工程测绘公司,吉林,长春,130062;中水东北勘测设计研究有限责任公司工程测绘公司,吉林,长春,130062;中水东北勘测设计研究有限责任公司工程测绘公司,吉林,长春,130062【正文语种】中文【中图分类】TV698.1+10 引言丰满水电站为吉林省境内第二松花江干流上修建的第一座大型水力发电工程，控制流域面积42 500 km2。
坝址多年平均流量为439 m3/s。
水库正常蓄水位263.50 m，相应库容87.7×108 m3；万年一遇校核洪水位267.70 m，相应总库容109.88×108 m3。
是一座以发电为主，并承担下游防洪、灌溉、工农业及城市供水、旅游等多方面综合利用的大型工程。
丰满水电站始建于1937年的伪满时期，是我国最早建设的大型水电站。
由于当时的建设条件，大坝施工质量较差，渗漏严重，存在安全隐患，虽然1997年以前对大坝进行了外包混凝土、预应力锚索、灌浆、排水等综合处理，但226 m高程以下上游坝面未做防渗处理，由于上游坝面还未能形成完全封闭的防渗结构，坝体渗漏严重的问题始终未能得到彻底的解决。
1 安全检测概述2006年2月，东北电网有限公司就丰满水电站大坝防渗灌浆试验、溢流坝段降低渗水压力工程举行公开招投标，工程总体要求是：在拦截坝体渗漏水量的基础上，加强坝体排水，有效降低坝体渗透压力，减少溢流面下部负温区混凝土含水量，从根本上解决溢流坝面冻胀问题，确保大坝安全运行。
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探讨大坝渗透压力监测系统中振弦式渗压计的应用摘要：长期以来，渗透压力在我国水库大坝的检测系统中，最有效的监控大坝渗流状态的方法就是大坝渗流的原型观测，而我国检测大坝渗流中重要的构成部分之一就是大坝渗流压力检测，振弦式渗压计有着高分辨率、抗扰降雨能力强和没有淤堵的优点，所以振弦式渗压计在我国大坝监测系统中得到了广泛的使用，本文从几个方面介绍了振弦式渗压计在我国大坝渗透检测中的应用。
关键词：大坝渗透压力检测系统振弦式渗压计实际应用
随着我国经济的持续发展，我国对水库大坝的基础设施加大了投入力度，我国大坝渗压监测普遍采用了振弦式渗压计，在测压管、堤坝、管道、钻孔以及孔隙水压力的长期测量中有重要作用，表现出非常优秀的性能。
其主要部件均是由特殊钢材制成，所以能够使用在各种各样的恶劣环境下，其可直接地埋在要求很高的碾压土中，振弦式渗压计具有很好的强度。
1 振弦式渗压计的应用原理和应用特点
1.1 振弦式渗压计的应用原理
在振弦式渗压计里安装了一个不锈钢的膜片，其上方还连接着振弦，所以为了避免造成传感器膜片的损坏，就要使用透水石这种过滤器把固体颗粒隔离开来。
标准的透水石过滤器是五十微米孔径大小的
烧结不锈钢。
如果有特别的需要，还可以应用好通气式的透水石过滤器。
振弦式渗压计在实际使用的时候，其通过透水石过滤器把渗透压力传递到膜片之上，由于膜片上渗透压力的变化，就引起了振弦式渗压计的移动，而这样微小的位移量能够使用振动的频率与振弦的元件张力来测量，振弦式渗压计的振动频率的平方与膜片上的压力是成正比的。
振弦式渗压计一共有两个线圈，都是紧靠在钢弦的对称位置，其在应用的时候，其中的一个扫描频率加在线圈上面，这样就使得钢弦在按其固有的频率上进行振动。
在激励结束的时候，其钢弦还在继续地振动，但是固有频率上的振弦脉冲信号在线圈上在逐渐地减弱，并且把这个信号传输至读数仪上，在此基础上被解调并显示。
1.2 振弦式渗压计的应用标准
美国的基康公司的典型产品是GK-4560s型的振弦式渗压计，这种型号的产品是享誉国内外的知名品牌。
此种型号的应用技术标准是：测量范围在0~50和0~100Psi之间,准确度是百分之零点五F.S，分辨力是0.025%F.S，线性度小于0.5%F.S，重复性是0.025%F.S，温度漂移小于0.06%F.S/℃，工作温度在-20℃到60℃之间，超量程是1.5倍的额定压力。
由于振弦式渗压计的品牌有所不同，其有的部分指标也存在着大大小小的差异。
每种不同的振弦式渗压计都有其自己的率定数据，这样就方便在将来使用的时候可以按照它们的率定数据把仪器上的频率读数转变为与其对应的工程单位，比如液位和压力。
2 振弦式渗压计在大坝渗压监测系统中的应用
2.1 振弦式渗压计的埋设方法
如果在大坝渗压监测系统中使用振弦式渗压计，那么首先要把大坝渗透压力的需求作为依据，再把振弦式渗压计埋在大坝的相应位置里，一般振弦式渗压计的埋设方法有两种；一是钻孔式埋设法，其主要应用于已经建成的大坝。
二是坑式埋设法，这种方法主要应用于新建成的大坝。
下面主要介绍这两种埋设法。
（1）钻孔式埋设法：在钻孔式埋设法里，在振弦式渗压计的预定位置下方15~30cm的地方设置埋设孔，并且要把钻孔擦洗干净，之后再将钻孔的底部位置用干净的中粗砂填在振弦式渗压计的断头的下方位置，这样就可以安放渗压计。
在安放振弦式渗压计之前应该将其充分地浸泡，浸泡充分后要将其密封装在砂袋中，再用水把砂袋浸透，浸透完毕之后再将放到预定的位置上。
在预定的位置放置后，在振弦式渗压计的周围要环绕一层干净的砂子，大约在振弦式渗压计的十五厘米左右就可以。
（2）坑式埋设法：振弦式渗压计一般都带有能够直接埋入的电缆，这样在进行坑式埋设的时候方便在坝体内布置线路。
在进行坑式埋设法的时候，在安放振弦式渗压计之前要把渗压计进行充分地浸泡，如果坑内是非粘性的回填材料，就可将渗压计直接安放在坑体内，如果坑内出现大粒径的骨料，可以安放浸透水的砂袋，在这样的条件下安放振弦式渗压计还需要有一些附加的措施，为了防止电缆被破坏，在需要进行负压测量的位置，采用高通气的陶瓷透水石来进行测量，在这个时候要小心地放入振弦式渗压计，让渗压计与四周细密的细砂料等填充材料相互接触。
2.2 振弦式渗压计采集信号的方法
振弦式渗压计采集信号可以使用读数仪进行人工定时采集，还可以应用MCU微控制单元的方法进行自动的采集信号。
（1）振弦式渗压计人工采集的信号是通过人工的专用电缆连接到手动的集线箱当中，手动的集线箱可以将选中的振弦信号送入到振弦式的读数仪中去，再由操作人员通过读数仪的人机交互的按键定时来进行数据的采集。
振弦式的读数仪一般都有RS232的通讯接口，人工的定时采集以后的数据还可以通过RS232式接口把数据接送到计算机里。
这样就可以实用计算机方便地进行数据的分析和进一步的处理。
（2）振弦式渗压计信号的自动采集数据方法，在信号自动采集的系统里，首先把人工专用电缆中的振弦式渗压计的信号连接到MCU中，MCU里的DAU数据采集单元可以自动的实现选点的测量、巡回测量、选箱的测量和定时测量等多样的测量方法，其采集信号的周期可以以工程的要求为依据，运行的人员可以在监控主机或者信息管理的主机上进行设定和修改监测的周期。
除此之外，MCU还有存贮信息的功能，可以自动的储存一定数量采集的数据，并且可以把采集到的数据通过RS485或者RS232串行通讯接口传递给监控主机或者专用的计算机系统中去，监控主机或者专用的计算机系统就可以用过一些专用的处理软件进一步地处理和分析上传的数据。
3 结语
随着社会经济的不断发展和进步，我国对大坝监测自动化的水平
也得到了很大的进步，振弦式渗压计同样取得了很大的进步，到现在为止，我国的振弦式测量仪器在其性能、外观和精度上都取得了很大进展。
大坝的渗流监测是我国大坝安全监测十分重要的监测项目，振弦式渗压计容易远程传输以及分辨率高，所以振弦式渗压计在我国得到了广泛的应用，可想而知随着振弦式传感技术的发展，振弦式渗压计在大坝的渗流检测中的使用会越来越广。
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