[科普中国]-渗流压力观测

简介

渗流压力观测是指对水工建筑物的浸润线及包括两岸、地基、人工防渗和排渗设施等关键部位在内的整个渗流场的渗流压力分布的观测。目的是掌握水工建筑物在运行期间的渗流压力分布情况和变化规律，结合工程地质情况、钻探与试验资料、土的渗透变形资料及其他观测资料，分析有无管涌、流土或接触冲刷等渗透变形或破坏;判断防渗、排水、降压设施是否有效，发现异常渗流情况，及时采取有效处理措施，保证工程安全运用。

观测布置(1)水工建筑物渗流压力观测。观测横断面宜选在最大断面处、原河床段、施工合龙段、地形或地质条件复杂段，断面一般不得少于3个，并尽量与变形、应力观测断面相结合。观测横断面上的测点布置，应根据水工建筑物的结构型式、断面大小和渗流场特征，设3条~4条观测铅直线。观测铅直线上的测点布置应根据坝高和需要监视的范围、渗流场特征，并考虑能通过流网分析确定浸润线位置，沿不同高程布点。需要观测上游坝坡内渗流压力分布的均质坝、心墙坝，应在上游坡的正常蓄水位与死水位之间适当增设观测点。

(2)地基渗流压力观测。横断面的选择主要取决于地层结构、地质构造情况，断面数一般不少于3个，并宜顺流线方向布置或与水工建筑物体内渗流压力观测断面相重合。观测横断面上的测点布置，应根据建筑物地下轮廓形状、基础地质条件以及防渗和排水形式等确定，一般每个断面上的测点不少于3个。

(3)两岸渗流压力观测。宜沿流线方向或渗流较集中的透水层(带)设2个~3个观测断面，每个断面上设3条~4条观测铅直线(含渗流出口)。如需分层观测，应做好层间止水。不同水工建筑物结合部的渗流压力观测，应在接触轮廓线的控制处设置观测铅直线，沿接触面不同高程布设观测点。在岸坡防渗齿槽和灌浆帷幕的上下游侧各设1个观测点1。

观测仪器及其安装渗流压力观测仪器应根据不同的观测目的、土体透水性、渗流场特征以及埋设条件等，选用测压管或振弦式孔隙水压力计。一般情况是:

①作用水头小于20m、渗透系数不小于10cm/s的土体中，渗流压力变幅小的部位，监视防渗体裂缝等，宜采用测压管。

②作用水头大于20m、渗透系数小于10cm/s的土体中，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，其量程应与测点实有渗流压力相适应。

测压管宜采用镀锌钢管或硬塑料管，一般内径不宜大于50mmo测压管的导管段应顺直，内壁光滑无阻，接头应采用外箍接头。管口应高出地面，并加保护装置，防止雨水进入和人为破坏。测压管除必须随坝体填筑适时埋设者外，一般在水工建筑物竣工后、蓄水

前钻孔埋设。随建筑物填筑埋设时，应确保管壁与周围土体结合良好并不因施工遭受破坏。测压管埋设完毕后，需及时进行注水试验，检查其灵敏度。

振弦式孔隙水压力计在施工期可采用坑式埋设法，在运用期应采用钻孔埋设法。坑式埋设时，采用砂包裹体的方法，将孔隙水压力计在坑内就地埋设。土料回填按设计采用原开挖料薄层铺料、专门压实，仪器上方的回填土厚度应不小于lm。当在堆石体中敷设时，应加保护管。钻孔埋设孔隙水压力计时，钻孔孔径根据孔中埋设仪器的数量而定，一般为108mm~146mm。埋设过程中，应随时检测仪器和电缆是否损坏，一旦发现，必须及时处理或重新埋设2。

观测方法与要求测压管水位的观测，可采用测声钟、电测水位计、示数水位计，有条件的可采用遥测水位计或自计水位计等。对于水位超过管口高程的，可在管口安装压力表或各种压差计进行观测。测压管管口高程，在施工期和初次蓄水期应每隔1个月~3个月校测1次;在运行期至少每年校测1次。

振弦式孔隙水压力计的压力观测，应采用频率接收仪，两次读数误差应不大于1Hz。有条件的也可采用测量控制单元(MCU)自动采集数据。

观测渗流压力时应同时观测上、下游水位，渗流量，降水量，气温，大气压力等其他有关项目。蓄水初期、高水位、上游水位骤变阶段、遇有较大地震或发现异常渗流情况时，均应加强观测。

资料整编与分析观测资料应及时整编和分析。

资料整编一般包括:

①测压管或孔隙水压力计的考证记录。

②测压管水位或渗流压力统计表的填写，统计表中应同时记录上、下游水位，降水量等观测资料。

③测压管水位或渗流压力过程线图、分布图、相关图以及测压管水位或渗流压力特征值过程线、位势过程线等的绘制。

资料分析包括:

①对测压管水位或渗流压力随时间、空间变化规律的分析。

②对测压管水位或渗流压力特征值变化规律的分析。

③对测压管水位或渗流压力与库水位、时效、降雨量等因素之间相关关系变化规律的分析。

④将巡视检查成果、测压管水位或渗流压力分析成果、设计计算复核成果进行比较，并结合渗流量分析以及工程地质、钻探、填筑等资料，判断水工建筑物的渗流性态，是否存在异常渗流、存在部位及其对安全的影响程度与变化趋势3等。