孔隙水压力观测技术
黑龙江交通科技
２０００年
孔隙水压力观测技术
孙永山１，洪海２，贾国峰３，郑秀伟４
（１．省公路＝处；２．省公路局；３．延寿公路管理站；４．省交通科研所）
摘要：阐述了软土地基孔隙水压力观测的作用，介绍了孔隙水压力仪的组成、原理、埋设及观测方法。关键词：软土地基；观测；孔隙水压力中图分类号：Ｕ４１２．２２
文献标识码：Ｃ
文章编号：１００８—３３８３（２０００）０５—００２８—０２
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软土地基的加载速率控制是十分重要的，如果路基填筑速率过快，就会破坏软土的结构性，增大沉降量。因此，必须确定出合理的路基填筑速度，控制施工，使荷载增加与地基固结速率相一致，才能减少附加沉降量。这一目标，是通过对软土地基进行有效的稳定性观测来实现的，孔隙水压力观测就是其中的一个重要方面。
孔隙水压力观测是通过孔隙水压力仪来实施的，目的是观察孔隙水压力消散随路基填土荷载变化的过程，也就是观察软土地基内部强度增长与外部荷载增加的关系。常用孔隙水压力仪有水管式、测压管式、钢弦式、差动电阻式、电阻应变片式等。１屏蔽电缆２盖帽３壳体４支架５线圈
６钢弦７承压膜８底盖９透水体１０锥头
水管式、测压管式仪器费用较低，测量精度较高，埋图１钢弦式孔隙水压力仪测头
设和操作也很简单；差动电阻式结构牢固，不受埋设频率信号。土孔隙中的有压水通过透水石，作用于深度影响，但长期稳定性差；钢弦式孔隙水压力仪稳承压膜上，使其产生挠曲变化，钢弦的自振频率，也定性好、灵敏度高，使用效果较好，因此最为实用，重随孔隙水压力的变化而变化；
点推荐这种仪器。
１．２电缆
１钢弦孔隙水压力仪的构造
采用屏蔽电缆，能承受一定拉力，且必须绝缘。１．１钢弦式测头
１．３二次仪表
测头是孔隙水压力仪的关键组成部分，是关系即“钢弦频度测定仪”，用于测定测头的频率。到数据采集准确程度的精密元件。
２钢弦式孔隙水压力仪的工作原理
钢弦式测头由透水石、钢弦式压力传感器两部钢弦式孔隙水压力仪在测头承压膜上承受压力分组成，由钢弦自振频率的变化，可测知孔隙水压力
使膜变形后，使固定于膜上的钢弦也变形松弛，从而的变化。钢弦式测头的构造如图ｌ所示。
改变弦的自振频率，应用钢弦频率计接收其自振频率，（１）透水石。其材料一般由氧化硅或不锈金属其自振频率与作用压力（孔隙水压力）有如下关系：
粉末制成，呈圆锥形，便于埋设；
乱＝愚（＾２一＾２）（２）钢弦式压力传感器。由不锈钢承压膜、钢式中：“为孔隙水压力（ｋＰａ）；
弦、支架、壳体和信号传输电缆构成。其构造是将一是为常数，称为传感器系数，其数值与承压膜和根钢弦的一端固定于承压膜中心，另一端固定于支钢弦的尺寸及材料性质有关，由室内标定给出；
架上，钢弦中段旁边安装一电磁圈，用以激振和感应
万
方数据
２０００年第５期总第（８７）期
＾为零压力（大气压力）下钢弦的自振频率（Ｈｚ）；
，
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２９
测头电缆接人“输入”插孔，将开关拨到“示波”位置，示波管出现图形后，适当调节“ｙ’增益旋钮，使示波管显示的图形变成振动稳定的“椭圆”，此时数码管显示的数字即为孔隙水压力仪测头钢弦的自振频率。５数据处理及孔隙水压力消散过程
通过对孔隙水压力观测资料的整理分析可知土体的固结度，进而用计算出的孔隙水压力系数控制加荷速率，防止土体失稳。
图２为通过孔隙水压力仪观测得到的孔隙水压
力消散过程。
１４４９６
＾为在孔隙水压力“作用下的钢弦自振频率，通过测读不同时刻的钢弦自振频率，便可求出相应
时刻的孔隙水压力（地）。
３测头埋设技术３．１准备
，
将透水石放入纯净的清水中煮沸，排除其孔隙
内气泡。
３．２钻孔
采用干钻法钻孔，钻孔深度比测点高程高３０ｃｍ
左右。
３．３埋设
测头未装上透水石前，在大气中测量初始频率。将透水石装在水桶中的测头上，放在孔中，并下压
喜
喜
司
４８Ｏ２４１２Ｏ０
６４
１２８
１９２ｔ／ｄ
２５６
３２０
３８４
３０锄至埋设高程。
３．４电缆保护
测头埋完后，应立即埋设电缆，并将电缆集中到
观测房内。
圈２孔陬水压力过程线
４测试技术
钢弦式孔隙水压力仪的测式，是测读自振频率变化，由频率换算成压力，常用示波法测频。测试步骤如
下：
目前，孔隙水压力观测还属于一种新技术，尚未得到广泛推广，它主要适用于对软土地基进行的监测工作。但是，如果我们对它能够充分理解，恰到好处地应用于实际工程，就一定会从中得到收益。
收稿日期：２０００—０６—２７
接通电源，将选择开关拨向“标准”，进行自校；将
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（上接第８页）
３．４冻土的波速特征及工程特性分析
通过对以上两个工区的勘测工作，我们获得了三种不同的岩性条件下冻土面波波速，见表１。
裹１
从而确定其冻融属性。由于野外所获资料有限，尚不能总结出更多规律性的东西，有待今后做进一步的研究性工作。４结论
地震勘探在多年冻土勘察中不失为一种方便、快捷、有效的手段，特别是在解决多年冻土上、下限深度，划定边界等方面其优势明显，不但其效率高，可大大缩短野外勘探工期，而且其勘探精度亦能满足一般的设计要求。对多年冻土的岩石工程造价，特别是多年冻土承载力的问题，应该在取得更多的
从表中可看出冻结状态下的岩土体波速明显高于正常状态下的相同岩体的波速，其抗压强度也大大提高。．在受地表温度影响较小的深层多年冻土，作为构造物持力层已足够。但我们还需考虑相应的冻胀力及冻拔力等其它因素对基础的影响，综合各种因素来判定基础形式，科学合理地化害为利。对地表季节性冻土，我们则要重点判定它的岩性性状，
实测数据后，总结出规律性的东西，依据岩土动力学指标，给出经验性公式及相关的修正系数进行计算。在判定冻土热物理性质及含冰情况时，应获取冻土岩芯进行试验。参考文献：
［１］中华人民共和国建设部．岩土工程勘察规范。ＧＢ５００２１—９４．
收稿日期：２０００—０６—１６
万方数据
孔隙水压力观测技术
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
孙永山， 洪海， 贾国峰， 郑秀伟， SUN Yong-shan， HONG Hai， JIA Guo-feng，ZHENG Xiu-wei
孙永山,SUN Yong-shan(黑龙江省公路二处)， 洪海,HONG Hai(黑龙江省公路局)， 贾国峰,JIA Guo-feng(延寿公路管理站)， 郑秀伟,ZHENG Xiu-wei(黑龙江省交通科研所)黑龙江交通科技
COMMUNICATIONS SCIENCE AND TECHNOLOGY HEILONGJIANG2000(5)
引用本文格式：孙永山.洪海.贾国峰.郑秀伟.SUN Yong-shan.HONG Hai.JIA Guo-feng.ZHENG Xiu-wei 孔隙水压力观测技术[期刊论文]-黑龙江交通科技 2000(5)