土压力盒

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。

构对周围土壤扰动的时候 ,建议按此法埋置土压力盒 。
4 结语
通过上述 5 组实验 ,我们可以得出以下结论 :
1) 要测试两种材料的接触应力时 ,应尽量减小土压力盒埋
深 。并注意在压力盒受力测试面上埋设 5 cm 左右标准砂 ,以避
免应力集中 ,便于应力分布 。
2) 土压力盒上覆土要尽量密实 ,尽可能的保持和原状土相符合。
z2) 5/ 2 d x d y 。
这应该是由于砂层过薄 ,部分过大砂砾引起的应力集中现
象 。而第 5 组实验我们可以看出是略低于理论解曲线的 ,这是由
于在开挖时并没有采用通常的从土压力盒上方开挖方式 ,而是从
侧面开挖 ,这样较完整的保存了土的原性状 ,避免了较大的扰动 ,
应该是考虑了土拱效应的较真实的结果 。故在测试如某地下结
[ 4 ] L yman A K B. Compaction of soils by explosives[J ] . Civil En2 gineering ,1940 ,10 (4) :2052235.
[ 5 ] 董 亮 ,叶阳升. 爆炸荷载作用下软土地基的变形特性 [J ] . 爆炸与冲击 ,2007 ,27 (5) :4612466.
1 土压力盒的分类
压力盒分为应变片式和钢弦式两类 。在电阻应变压力盒内 开设有环形凹槽形成环形弹性膜片 ,在弹性膜片上敷有电阻应变 片 ,在盒体外侧连接设有承载板 ,承载板内侧与盒体外侧呈间隙 配合 ,具有抗冲击压力和抗超载压力能力 。而钢弦式土压力盒 , 金属薄膜内表面的两个支架张拉着一根钢弦 ,当薄膜承受压力而 发生挠曲时 ,钢弦发生变形 ,而使其自振频率相应变化 。根据预 先标定的钢弦频率与薄膜盒面所受压力之间的关系 ,便可求得压 力值 。由于钢弦式压力盒较稳定且不易受破坏 ,所以对于现场原 位试验的长期观测宜采用钢弦式土压力盒 ,而且钢弦式土压力盒 因其输出为频率讯号 ,且量测结果不受导线长度 、优劣的影响 。

基于缩尺级配的土压力盒标定邱亚兵;朱晟;徐晨【摘要】土压力盒生产厂家给出的土压力盒的工作参数不适用于土压力盒的实际工作情况,故在土压力盒使用前要进行标定,得到与实际工作环境相似情况下的土压力盒的工作参数.为了模拟实际工作环境,采用混合法对现场土料进行级配缩尺得到试验土样;改变土样回填密度,测定土压力盒在加卸载循环下的输出,绘制土压力盒的标定曲线.结果表明:土标曲线存在明显的滞回圈,与液标曲线基本稳定不同,但加载部分接近直线;随着回填土样密实度的增加,土压力盒的测量精度有所提高;为尽可能消除土压力盒的测量误差,需通过于密度试验确定合理的回填密度.【期刊名称】《水力发电》【年(卷),期】2015(041)006【总页数】4页(P118-121)【关键词】土压力盒;标定试验;灵敏度;拱效应;缩尺方法【作者】邱亚兵;朱晟;徐晨【作者单位】河海大学水工结构研究所,江苏南京210098;河海大学水工结构研究所,江苏南京210098;河海大学水工结构研究所,江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】TU432土压力盒(EPC)是一种测量土压力的力传感器。

土压力盒的输出与压力之间的关系可以用灵敏度S表示［1］，定义S为土压力盒的输出电信号转换为土压力的标定系数。

Slig［2］认为对土压力盒进行液压标定试验可以确定S，然而没有考虑两个重要因素的影响:①土压力盒和土体接触面上的应力不均匀分布;②土压力盒的弯曲变形可能产生拱效应。

Triandafilidis［3］、Hvorslev［4］等人研究了将土压力盒置于土体中的问题，得出了类似的结论:当土压力盒的模量大于周围介质的模量时，土压力盒受到的压力大于自由场的应力，称为被动拱效应，土压力盒读数偏高;当土压力盒比介质柔软时，土压力盒受到的压力小于自由场的应力，主动拱效应导致土压力盒的读数偏低。

曾辉［5］定义了匹配误差和匹配系数，来反映土压力盒对周围介质应力场的扰动。

土压力盒在工程中的误差徐其富（河海大学土木工程学院，江苏省南京市，210098） 摘要：土压力盒在工程实际运用过程中，人们往往直接使用。

其实当土压力盒埋入土介质或安装在工程结构中时，由于土压力盒与土介质或结构物的材料弹性模量、泊松比不一致，破坏原来应力场，在土压力盒附近产生应力集中或者拱效应现象，土压力盒测试出的压力并非原始应力，这时如果再用生产厂家提供的参数进行土压力计算就会导致测量值与真实值存在误差。

因此，土压力盒在使用之前必须结合工程实际对其进行研究与标定，以获得更接近实际的土压力。

关键词：土压力盒 刚度匹配 标定试验 土压力引言0.引言从1916年A.T.Golfbeck首次发明土压力盒并用于现场以来[1]，因为它能最直接反映土压力变化状况，因此在路基、挡土墙、坝体及隧道和地铁等地下结构工程测试中得到了广泛的应用，成为土压力测量的基本工具，相关的研究与发展也非常迅速。

但由于理论研究和数值计算方法尚不够完善，标定试验受工程条件等因素的影响，导致理论计算值与实际测量值往往存在很大出入，从理论分析来看，二者并不能严格地说哪一个更接近想象中真实的土压力，所以，利用土压力盒测量土压力仍然是土力学中一个难题。

为解决这一难题，国内外许多学者从土压力盒现场实测出发，对土压力测试进行研究。

在国外，1969年，H. S. H. THOMAS* and W. H. W ARD*.THE DESIGN[2]从振弦式土压力盒的设计原理、生产、液压标定、在大坝上安装、测试数据整理等几方面作了介绍；1976年，美国在Technical Report No S-76-7[3]报告中不仅从设计原理、生产、液压标定等方面作了论述，还研究了土压力盒在土介质中标定与液压标定的区别；2007年，Naoki Fujiwara对高压土压力盒进行研究，使土压力测试进入高压阶段[4]。

在国内，刘宝有在1986年出版的《钢弦式传感器及其应用》一书中简明地介绍了土压力盒设计与工作原理、生产工艺以及仪器的安装[5]；李贯军、王玉洁（2005）在《监测设计中如何选择性能优良的压力盒》一文中，介绍了选择土压力盒运用于工程实际测试的几种原则[6]。