1、用途

　　VWD-A型振弦式土體沉降計(jì)適用于測(cè)量土石壩、邊坡、地基等構(gòu)筑體或其它回填土體的沉降變形，并可同步測(cè)量埋設(shè)點(diǎn)的溫度。

　　振弦式土體沉降計(jì)的傳感器采用的是VWD型振弦式位移計(jì)，由其加裝配套附件而組成，振弦式土體沉降計(jì)有溫度自動(dòng)補(bǔ)償功能，溫度修正系數(shù)小于最小讀數(shù)，使用中不需要溫度修正。振弦式土體沉降計(jì)具有參數(shù)識(shí)別功能。

　　2、規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)

　　注：頻率模數(shù)F=Hz²×10^-3

　　3、結(jié)構(gòu)及工作原理

　　3.1 結(jié)構(gòu)

　　VWD-A型振弦式土體沉降計(jì)由沉降盤(pán)、位移計(jì)、位移計(jì)固定座、位移計(jì)定位桿、位移計(jì)護(hù)管、萬(wàn)向節(jié)、測(cè)桿、測(cè)桿接頭、測(cè)桿護(hù)管、護(hù)管轉(zhuǎn)接頭、護(hù)管接頭、護(hù)管封頭、土體錨頭、觀測(cè)電纜等組成(圖3.1)。

　　(圖3.1)振弦式土體沉降計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖

　　3.2 工作原理

　　當(dāng)被測(cè)土體發(fā)生沉降時(shí)沉降盤(pán)一起沉降并帶動(dòng)位移計(jì)滑動(dòng)測(cè)桿，滑動(dòng)測(cè)桿連接振弦，振弦發(fā)生應(yīng)力變化改變振弦的振動(dòng)頻率，電磁線圈激振振弦并測(cè)量其振動(dòng)頻率，頻率信號(hào)經(jīng)電纜傳輸至讀數(shù)裝置，即可測(cè)出被測(cè)土體的沉降量。同步測(cè)量埋設(shè)點(diǎn)的溫度值。

　　3.3計(jì)算方法

　　當(dāng)外界土體發(fā)生沉降沉降計(jì)受到軸向變形，其位移量L與輸出的頻率模數(shù)△F具有如下線性關(guān)系：

　　L = k×△F + (b – h×α)×△T = k×(F - F?)+(b – h×α)×(T - T?)

　　式中：L—沉降計(jì)的測(cè)量值，單位為mm;

　　k—沉降計(jì)的測(cè)量靈敏度，單位為mm/F;

　　△F—沉降計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)量值相對(duì)于基準(zhǔn)值的變化量，單位為F;

　　b—沉降計(jì)的溫度修正系數(shù)，單位為mm/℃;

　　h—沉降計(jì)的測(cè)桿長(zhǎng)度，單位為mm;

　　α—測(cè)桿的線膨脹系數(shù)，單位為10^-6/℃;

　　△T—溫度實(shí)時(shí)測(cè)量值相對(duì)于基準(zhǔn)值的變化量，單位為℃;

　　F—沉降計(jì)的實(shí)時(shí)測(cè)量值，單位為F;

　　F?—沉降計(jì)的基準(zhǔn)值，單位為F;

　　T—溫度的實(shí)時(shí)測(cè)量值，單位為℃;

　　T?—溫度的基準(zhǔn)值，單位為℃。

　　注：測(cè)桿材料為不銹鋼，不銹鋼的線膨脹系數(shù)通常為：α=16.5×10^-6/℃。

　　計(jì)算結(jié)果為負(fù)值時(shí)表示沉降(壓縮) ，反之表示抬升。

　　4、安裝與埋設(shè)

　　4.1 現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)

　　儀器安裝前先用VW-102A讀數(shù)儀檢查確認(rèn)沉降計(jì)是否完好，讀數(shù)儀連接沉降計(jì)后開(kāi)機(jī)讀數(shù)，將沉降計(jì)的滑動(dòng)測(cè)桿從零位拉出到不同的位置，其讀數(shù)應(yīng)在1000F～6000F之間，讀數(shù)波動(dòng)范圍應(yīng)穩(wěn)定在±2F。

　　4.2 安裝與埋設(shè)

　　土體沉降計(jì)通常埋設(shè)在鉆孔中，也可以在填筑過(guò)程中逐節(jié)安裝。為保證安裝質(zhì)量并不干擾施工，應(yīng)優(yōu)先采用鉆孔埋設(shè)方法(圖4.2)。

　　(圖4.2) VWD-A型振弦式土體沉降計(jì)安裝埋設(shè)示意圖

　　4.2.1 鉆孔

　　土體沉降計(jì)可安裝在最小直徑為75mm的鉆孔中，為有效可靠地回填，推薦的鉆孔直徑≥90mm。鉆孔完成后，及時(shí)清孔以利孔底灌注水泥砂漿固結(jié)沉降計(jì)的錨頭。

　　4.2.2 儀器的組裝

　　埋設(shè)前請(qǐng)參看(圖4.2)，了解土體沉降計(jì)的結(jié)構(gòu)、各部件的功能及安裝方法、確定組裝和埋設(shè)步驟方案。首先應(yīng)確定沉降計(jì)的安裝深度(或高程)，根據(jù)儀器標(biāo)距配置測(cè)桿和測(cè)桿護(hù)管的數(shù)量和總長(zhǎng)度，儀器的組裝通常在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。

　　具體組裝和埋設(shè)步驟如下：

　　4.2.2.1  首先根據(jù)埋設(shè)深度的距離計(jì)算所配測(cè)桿和護(hù)管的長(zhǎng)度和數(shù)量，配置時(shí)應(yīng)根據(jù)所采用位移計(jì)的長(zhǎng)度和所配測(cè)桿的規(guī)格計(jì)算出所需全絲桿(調(diào)節(jié)測(cè)桿總長(zhǎng)度用)的長(zhǎng)度，然后根據(jù)測(cè)桿的長(zhǎng)度配置測(cè)桿護(hù)管的長(zhǎng)度和數(shù)量。測(cè)桿護(hù)管的連接長(zhǎng)度≤測(cè)桿的長(zhǎng)度。

　　測(cè)桿分為1.5米、1米、0.5米三種規(guī)格，測(cè)桿不能隨意截?cái)?截?cái)嗪鬅o(wú)法連接);全絲桿可隨意截?cái)?，不影響連接;護(hù)管分為1.5米、1米、0.5米三種規(guī)格可隨意截取，有接頭連接。

　　4.2.2.2將底部的土體錨頭與測(cè)桿接頭連接后，再連接上第一根測(cè)桿，外套第一節(jié)測(cè)桿護(hù)管，然后將錨頭底部的吊環(huán)栓上細(xì)尼龍繩(￠4mm左右)以防滑落。

　　4.2.2.3使用配套的測(cè)桿接頭和護(hù)管接頭依次接長(zhǎng)測(cè)桿和護(hù)管直至設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，測(cè)桿與測(cè)桿的連接使用測(cè)桿接頭，護(hù)管與護(hù)管的連接使用護(hù)管接頭。測(cè)桿與護(hù)管接頭連接時(shí)要擰緊，護(hù)管與護(hù)管接頭處要涂

　　抹專用的塑料管粘合劑(圖4.2.2.3)。

　　(圖4.2.2.3)測(cè)桿、護(hù)管、錨頭之間的互相連接示意圖

　　4.2.2.4在安裝過(guò)程中一直保持尼龍繩承重，以防土體沉降計(jì)不慎滑入孔中。

　　4.2.2.5當(dāng)測(cè)桿和護(hù)管連接達(dá)到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度后，最后測(cè)桿的為全絲桿，將位移計(jì)的萬(wàn)向節(jié)與全絲桿連接(圖4.2.2.5-1);將位移計(jì)護(hù)管穿過(guò)位移計(jì)，一頭經(jīng)護(hù)管轉(zhuǎn)接頭與測(cè)桿護(hù)管連接，連接后兩護(hù)管之間應(yīng)能滑動(dòng)(圖4.2.2.5-2)，另一頭擰在固定座上，圖4.2.2.5-1)。

　　(圖4.2.2.5-1)全絲桿的連接示意圖

　　(圖4.2.2.5-2)位移計(jì)護(hù)管與測(cè)桿護(hù)管的連接示意圖

　　4.2.2.6  將定位桿擰在位移計(jì)后端座上，將鎖緊契塊放入固定座契塊槽中，將定位桿推到臺(tái)階處與固定座卡住(圖4.2.2.6)，最后用螺釘鎖緊契塊。

　　(圖4.2.2.6)位移計(jì)定位桿的鎖緊方法示意圖

　　4.2.2.7組裝完成的沉降計(jì)吊人鉆孔中，拽緊尼龍繩將其拴在孔口鋼筋上，使固定座的上口與鉆孔孔口平齊，此時(shí)沉降計(jì)組裝基本完成，當(dāng)孔底錨頭灌漿固結(jié)、鉆孔回填再安裝沉降盤(pán)。

　　4.2.2.8鉆孔回填完成后將儀器孔口周邊土體壓實(shí)，套入沉降盤(pán)對(duì)準(zhǔn)缺口和3個(gè)螺釘孔，將沉降盤(pán)與固定座連接，即完成全部土體沉降計(jì)的安裝(見(jiàn)下圖所示)。

　　4.2.2.9最后設(shè)定沉降計(jì)的初始值,方法是：松開(kāi)契塊，向上拉動(dòng)定位桿使位移計(jì)后端座露出再鎖緊契塊，將位移計(jì)鎖緊在固定座上，拉動(dòng)距離為沉降計(jì)的量程。最后取下定位桿，嚴(yán)格保護(hù)敷設(shè)的電纜  (圖4.2.2.9)。

　　(圖4.2.2.9)土體沉降計(jì)初始值的設(shè)定方法示意圖

　　4.2.3 鉆孔回填

　　安裝沉降盤(pán)前，應(yīng)固定錨頭和鉆孔回填，推薦方法如下供參考，實(shí)際操作以現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師指導(dǎo)的方法為準(zhǔn)。

　　方法1)底部錨頭固定可采用事先將孔底注入一定量較稀的水泥砂漿，當(dāng)土體沉降計(jì)下放到此高程直接將錨頭推入砂漿錨固，該方法僅適合安裝速度較快的操作或孔深小于5m的操作。鉆孔回填使用水泥膨潤(rùn)土混合料回填，水泥膨潤(rùn)土的混合比為2:1～1:2(僅供參考，請(qǐng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)密實(shí)度確定)。使用水泥膨潤(rùn)土是讓回填料即有一定的強(qiáng)度，又能保持其揉性，通過(guò)試驗(yàn)確定的混合比漿料強(qiáng)度，可接近或達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)土體夯實(shí)后的強(qiáng)度。

　　方法2)土體沉降計(jì)下放入孔時(shí)，同時(shí)綁扎一根灌漿管直達(dá)鉆孔底部，當(dāng)全部組件就位后，使用灌漿設(shè)備對(duì)錨頭處灌漿，灌漿量應(yīng)保證在淹沒(méi)整個(gè)錨頭以上，錨頭固結(jié)后對(duì)孔內(nèi)用原土料回填。

　　4.2.4 電纜的保護(hù)

　　觀測(cè)電纜的保護(hù)至關(guān)重要，可使用溝槽埋設(shè)，也可采用PVC管或鋼管進(jìn)行保護(hù)。在有雷電的地區(qū)，優(yōu)先推薦使用鋼管保護(hù)。土體沉降計(jì)的被測(cè)體變形較大，因此觀測(cè)電纜如埋設(shè)不當(dāng)就容易被拉斷，所以在埋設(shè)時(shí)應(yīng)注意緊靠沉降計(jì)的引出電纜應(yīng)放松或蛇形盤(pán)預(yù)留(沉降量)，敷設(shè)土中的電纜要留有足夠的伸縮余量，切不可將電纜拉緊。

　　4.2.5選取基準(zhǔn)值

　　土體沉降計(jì)的測(cè)量值為實(shí)時(shí)測(cè)量值相對(duì)于基準(zhǔn)值的變化量，所以基準(zhǔn)值選取的準(zhǔn)確與否，將直接影響到測(cè)值的準(zhǔn)確性。

　　在外荷載變動(dòng)不大選取相同時(shí)間、穩(wěn)定氣溫的3次相近的讀數(shù)，經(jīng)平均后做為基準(zhǔn)值?；鶞?zhǔn)值選定后應(yīng)做好記錄，作為計(jì)算的基準(zhǔn)值。

　　為使基準(zhǔn)值取的更準(zhǔn)確，可將以上操作重復(fù)進(jìn)行兩次，如果兩次測(cè)值基本相同(誤差≤0.5%F.S)，則證明基準(zhǔn)值取值正確。

　　土體沉降計(jì)的測(cè)量值出現(xiàn)偏差時(shí)，可用以上方法重新校準(zhǔn)基準(zhǔn)值。

　　VWD-A型振弦式土體沉降計(jì)安裝埋設(shè)示意立體圖

　　5、土體沉降計(jì)在壩肩處安裝特例

　　土體沉降計(jì)安裝在壩肩處，用于測(cè)量壩體土體與壩肩的相對(duì)沉降量。其安裝方法相對(duì)簡(jiǎn)單，由位移計(jì)、護(hù)管、萬(wàn)向節(jié)、拖板、角鐵架等部件組成。

　　其安裝埋設(shè)方法如下圖所示。

　　6、測(cè)量

　　現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量沉降計(jì)用VW-102A型讀數(shù)儀，將測(cè)量線一頭連接讀數(shù)儀，測(cè)量線另一頭的各色夾子對(duì)應(yīng)連接上沉降計(jì)的輸出電纜，  黑、紅測(cè)頻率，白、綠測(cè)溫度。沉降計(jì)內(nèi)附有智能識(shí)別芯片，其內(nèi)存貯有該沉降計(jì)的編號(hào)、標(biāo)定系數(shù)K、溫度修正系數(shù)b等信息。用讀數(shù)儀測(cè)量時(shí)會(huì)自動(dòng)將識(shí)別信息讀出，順序存入讀數(shù)儀內(nèi)，通訊給計(jì)算機(jī)，方便快速統(tǒng)計(jì)計(jì)算及查詢，使測(cè)量工作實(shí)現(xiàn)人工智能無(wú)紙化操作。

　　工程現(xiàn)場(chǎng)多支沉降計(jì)電纜被意外挖斷，僅用讀數(shù)儀測(cè)量一遍，就可自動(dòng)識(shí)別出每支沉降計(jì)所對(duì)應(yīng)的編號(hào)及身份信息。

　　7、故障檢查

　　紅/黑之間正常300多歐姆

　　綠/白之間測(cè)出阻值查表可以得出溫度

　　紅或黑或綠或白對(duì)地之間正常絕緣20兆歐姆以上

　　紅或黑對(duì)綠或白之間正常絕緣20兆歐姆以上

　　如果以上測(cè)量不正常說(shuō)明傳感器或接頭待檢查，請(qǐng)與我司技術(shù)人員聯(lián)系

　　配套選購(gòu)

　　·YSPT-4P 雙護(hù)套四芯屏蔽電纜

　　·VM-103 全功能讀數(shù)儀、MCU 系列自動(dòng)化采集模塊

　　·峟思單機(jī)版軟件、峟思云平臺(tái)

　　遵循標(biāo)準(zhǔn)

　　·SL361-2006《大壩觀測(cè)儀器位移計(jì)》

　　·GB/T 24105-2009 《巖土工程儀器基本環(huán)境試驗(yàn)條件及方法》

　　·GB/T 13606-2007 《巖土工程儀器 振弦式傳感器通用技術(shù)條件》

　　·SL 530-2012 《大壩安全檢測(cè)儀器檢驗(yàn)測(cè)試規(guī)程》

　　·DL/T 1271-2013 《鋼弦式監(jiān)測(cè)儀器鑒定技術(shù)規(guī)程》

　　·GB/T21029-2007《巖土工程儀器系列型譜》

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