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固结观测

作者:汇感农业百科  阅读:次  类别:水利卷

    通过埋设在土坝内部的观测设备,定期对其布设的测点高程进行量测,据以分析分层固结量和基础沉降量。定期的、系统的固结观测,掌握施工和运用期间坝体的固结过程和基础的变形,了解它的变化规律,为评价工程质量和分析土坝的稳定性,提供科学依据。

    固结观测测点和设备的布设应根据工程的结构形式、地形、地质、施工方法以及使用的观测设备种类而定。辗压式均质坝或塑性心墙坝,在最大坝高、原河床、合拢段或有代表性的坝段埋设。每个断面一般布设一组观测设备,水中填土坝和水坠坝可适当增加。每组分层测点的间距一般为3~5米,以观测坝体分层固结量。基础表面也需布设测点,以观测坝基沉降。

    固结观测设备有横梁式固结管、深式标点组、电磁式沉降计和水管式沉降观测设备等,一般应在施工过程中进行埋设。

    横梁式固结管 由管座、套管、带有横梁的细管和保护盒组成(见图1)。管座和套管均为直径50毫米的钢管。带有横梁的细管为直径38毫米、长1.2米的钢管,在管长一半处用U形螺栓与带有翼板的横梁正交焊接。细管的下端管口作为测点,并以此点推算翼板的高程。翼板随土体的固结和基础的沉降而向下移动。观测时用测深器自上而下逐次测定各测点到固结管管顶的距离,求出翼板的高程变化,进而计算翼板间土体的固结量。测深器由铁棒和套筒组成(见图2)。其外径略小于固结管细管的内径,圆棒下部的开槽内装有弹簧翼片,用以卡着细管下口。施测时,最好使用弹簧秤,按固定拉力拉紧钢尺以保证观测精度。

    

图1 横梁式固结管结构示意图

    

图2 测沉器结构示意图

    深式标点组 由埋在坝体内不同高程的两个或两个以上的深式标点组成。每个深式标点由底板(测点)、标杆、套管和保护盒组成(见图3)。观测时,用精密水准仪测得标杆顶点高程,此值减去标杆长度即为测点高程;再与测点始测或上次所测高程对比,可得测点高程变化;然后即可计算出测点间土体的固结量或基础沉降量。

    

图3 深式标点组布置示意图

    电磁式沉降计 是一种装有舌簧开关的测头,当测头穿过一个永磁铁的磁场时,将产生电磁感应,以此来测定永磁铁(亦称沉降环)的位置。在施工过程中,将直径为30~50毫米的硬质塑料管或波纹伸缩管,逐节垂直埋在坝体内,每节长度根据施工情况而定,中间以套管套接。随着施工进展,每隔一定的高程在管外侧套埋永磁性沉降环一个,作为测点(见图4)。沉降环随土体的固结而沉降。观测时,用带有测绳的测头逐点量测沉降环到管顶的距离,计算其高程变化,即为该点的沉降量,并以此计算分层固结量。另一种电磁式沉降计是采用振荡电路式磁头,用普通钢环或环形钢板作沉降环。电磁式沉降计可在土坝施工后钻孔埋设,且自动化程度高,美国、日本等国已在推广使用,中国也已试制成功,并投入实际运用。

    

图 电磁式沉降观测计示意图

    水管式沉降观测设备是由一个埋在坝体内的密封传感器(测点)和连接到测读室内的连通管组成。利用管内充水、充水银及充气等不同的调节方式,测算传感器的高程变化。从而计算两测点间土体的固结量。这种观测设备有溢流式、气压式、恒压式及双液式等多种形式。其中双液式还可以连接沉降绘图仪。日本、英国及伊朗等国多采用这种形式的的观测设备。土坝坝体固结量的大小和填筑质量、坝体高度以及土料物理力学性质有关。施工期和运用初期固结量较大。在施工期和峻工后一年内一般每1~5天观测一次,以后固结率随时间逐步减小,测次也可逐步减少。在高水位及地震等特殊情况下,应加密测次。

    固结观测资料应及时计算整理,并绘制出土坝固结过程线和沉降量沿高程分布图等。在资料分析时,须结合土坝的垂直位移、水平位移、孔隙水压力及裂缝等观测资料,以及有关外部荷载的变化情况综合进行。

【参考书目】:

    水利电力部、交通部、南京水利科学研究所、湖北省水利局编:《土坝裂缝及其观测分析》,水利电力出版社,1979。

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