土压力监测培训

岩土工程监测（有效应力原理根据土力学中的有效应力原理，作用在土中任意一点的总应力是由土颗粒接触面承担的有效应力与土体孔隙内的水所承受的孔隙水压力组成的。地基中出现的应力又可分为土中应力和土结构边界的接触压力。岩土中某一点的应力矢量可以分解成法向的正应力和切向的剪应力。量测的土中应力类型这里介绍用土压力盒进行土压力量测，主要是针对法向的总应力，它可能是土中应力，也可能是接触压力土中应力是指土体中的垂直向和水平向应力，现在可以量测的有：土坝内的应力，打桩引起的土中水平挤压应力等。接触压力如：建筑物基础在荷载作用下，基底的反力；挡土墙（如重力式挡墙、地下连续墙、沉井井壁等）上的侧向压力。土压力盒的选择土压力量测前，应选择合适的土压力盒。对于长期量测静态土压力时，一般多采用钢弦式土压力盒，又以单膜和单线圈型式的较为经济实用。传感器量程的选择，一般应比预计的压力大2〜4倍，应避免超量程使用。对静态土压力的长期观测，要求具有较好的长期稳定性，即零点稳定不变，或变化很小。要求具有较好的密封防水性能，在满量程压力时保持不漏水。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。所以在一般情况下对导线的要求不高。但为满足防水要求时，特别是在地下水位较高的软土中，应注意导线的选择。一般可选用双芯带屏蔽的橡胶电缆。导线长度可根据实际长度（适当保留富裕长度）确定，中间不允许有接头，可在向生产厂订货时明确要求。现在在现场量测中，接收仪器多采用袖珍式的数字频率接收仪，使用携带比较方便，量测简便快捷。（一）布点原则监测点的布置首先应考虑监测的目的与要求。如仅仅通过观测了解建筑物的受力状态和对周围环境的影响程度，那么需要传感器的数量不应太多。如果要求通过试验来验证结构理论及评定理论公式和系数有关的复杂问题时，则使用的传感器数量就比较多。然而在这种情况下，应该根据理论计算的结果和地质资料的分析来布设测点。测点的位置应按下述原则进行布设在周围环境比较复杂，地下管线比较多的断面;有必要取得那些解释预定现象特点的位置；受力比较大或者比较典型的断面上；用理论计算不能得到足够准确解答的位置；那些能够得到结构或地基土受力状态和分布规律的位置。总之，要把测点布设在有代表性的结构断面和土层上。例如在深基坑围护挡墙上，可在挡墙两侧不同深度处，埋设土压力盒，以测定在基坑开挖过程中主动土压力与被动土压力的大小变化，并与设计计算时的土压力进行比较，看其是否安全。当然还需对墙体位移情况进行综合分析，判断其安全性。压力盒的现场埋设量测基底接触压力时压力盒的埋设(1)直接埋设在埋设前应再检查一次压力盒的初频及导线上的编号等。将埋设处地基仔细削平，铺一薄层(约5cm)经过分选的、粒径均匀的细砂(有的还要再将一层橡皮泥)，使压力分布均匀一些。然后在压力盒上盖一层塑料薄膜(其面积比压力盒大2〜3倍)，以防止浇捣混凝土时，水泥浆进入压力盒的承压板下面。上述直接埋设方法，对压力盒埋设后的浇捣混凝土保护工作比较困难。因此可以先浇捣混凝土垫层，在测点上预留一些孔（孔的大小应使压力盒可以放进），以后再把压力盒埋设进去。⑶混凝土块体埋设为了防止在震捣混凝土时将压力盒移动或碰歪，也可以把压力盒浇在30x30x15cm的混凝土块体内（如图9-3-22）,然后再一起埋设到测点上。各压力盒的埋设位置、编号等应按实际情况记录，在进行多点测量时，各个压力盒的电缆线可就近将几根并成一束，引至保护井内或室内。每根引出线头的编号经核对无误，方可浇捣混凝土和回填。现场要有专人保护仪器和电缆不遭损坏。图9—3—22嵌有围力盒的混演土颠制块

1一压力食；2—沥青境清量测墙体接触压力时土压力盒的埋设（1）采用大开挖一回填方法施工的地下结构（如浅埋地下铁道等）以及桥台、挡土墙等所受的接触压力，一般可在施工过程中，预留传感器的位置，即在结构物灌筑混凝土或钢筋混凝土之前，把预埋件（根据传感器的直径、厚度、引线管的大小设计加工的预埋件）安放在内外模之间，引线管的一端用厚泡沫塑料堵好，顶于内模板上，另一端与传感器同一直径的木块顶在外模板的里面，用铁钉钉住，如图9-3-23所示。拆模之后，把引线管端的泡沫塑和另一端的木块去掉。再用1:3的砂浆把传感器固定，注意传感器受压面与结构物表面齐平。（2）对于装配式结构（如拼装式钢筋混凝土隧道衬砌环或拼装式铸铁管片隧道衬砌环），则可在拼装将传感器固定在拼装衬砌环上，仍要求传感器受压板表面与结构表面齐平。有时可在衬砌环外加一个沥青囊，使地层压力通过沥青囊均匀地传到传感器上。如图9-3-24所示，由该图可知，沥青囊是用薄钢板借助于螺钉固定于初砌块的周边之上，沥青层厚度为20〜30mm，在沥青囊上开有两个孔，沥青经一孔注入，另一孔排出空气，这些工序均在拼装块拼装之前进行。图9-T一的图9-T一的撼开式结构（专恳器的埋诀［一肉此峻I2—圈Ahhm—i蜃去型料|■4■未或；引加管.•一覆妙世的9一$—耳拱装式握道忏母上土压力瞥感器的安装方庄】一所青成r2一茜铜版F3.晚般堡：4—加师席卜制旅罔1&■蠕钉（3）地下连续墙的埋设方法地下连续墙主要作为深基坑围护及永久性地下结构。地下连续墙中埋设土压力盒的特点在充满护壁泥浆的沟槽内埋设；壁面平整度受挖槽机械性能和土质条件的限制，在传感器埋设部位的壁面无法修平；在浇注水下混凝土后，要保证压力传感器与槽壁面紧密接触，并且不能有护壁泥浆残留于压力传感器与护壁之间，更不允许有混凝土或砂浆流入其间。埋设方法a.水压活塞式埋设法。该装置由活塞装置（包括活塞、活塞缸、密封圈、限位器、护盒、砂包等），安装定位框架（包括承重角钢、U型卡环、联接板及定位架等）及加压装置（包括手摇泵、水管及阀门等）三部分组成，如图9-3-25（a）所示。在30〜40m深的泥浆槽中，泥浆槽壁面为凹凸不平的情况下埋设传感器，关键是要保证传感器受压面与壁面紧密接触，混凝土浇注前后，均不应有护壁泥浆留于传感器与槽壁之间，亦不应有混凝土或砂浆流入其间。而采用水压活塞式埋设装置，是将装有土压力传感器的活塞装置用螺钉与安装定位框架联结起来，这种装置根据土压传感器的布置、安装及运输方便可分成若干节，在泥浆槽槽口处依次组装的。然后用吊车将其对准槽中，徐徐放到预定高程，然后将进水管与加压装置联接适当，施加水压力推动活塞使土压传感器压向槽壁。当仪器读数表明土压传感器与槽壁接触后，再适当增加水压使其紧贴槽壁，并保持这个压力到混凝土浇注之后待混凝土初凝时再除去水压力。图9-3-25(b)示出了水压活塞装置将传感器在泥浆槽中埋设就位的情况。

图9-3-25(b)活塞式埋设b.挂布法。挂布法是将土压力传感器按布点的位置，先装在一定宽度的尼龙布上，然后将带有传感器的尼龙布铺挂在钢筋笼的表面相应位置上，随同钢筋笼一起吊入沟槽中，定位后向沟槽内浇注混凝土，随混凝土面的上升，借混凝土的侧向推力，将铺挂在钢筋笼表凝土继续上升时，推力不断增加，使传感器与槽壁侧面的土面接触得更紧密。注意浇注混凝土时远离传感器一定距离，在振捣混凝土时，振捣棒不要直接接触尼龙布上的传感器。量测自由场土压力(土中应力)时传感器的埋设(1)回填土中传感器的埋设在现场填土中量测土中应力时，传感器的埋设步骤为:先把填土填至略高于传感器的埋设标高，夯实，使其密度接近要求的压实密度，取样鉴定；用铁铲将高出的土铲平，形成平面；每一测点放一个传感器，用水平尺校准传感器的水平度，然后用土轻轻埋上传感器，注意传感器不得移动和转动；继续填土，逐层填，逐层夯实。对于土坝中监测坝体应力，可采分离式土压力盒，用上述方法埋设。(2)钻孔中埋设铲式压力盒在打桩监测中，需测定打桩引起的软土中的水平挤压应力，可在测点打一钻孔，孔深比土压力盒埋设深度浅50cm，把钢弦式土压力盒装入特制的铲子内，然后用钻杆把装有土压力盒的铲子徐徐放至孔底，注意压力盒变形膜应与水平挤压应力的方向垂直，然后用钻杆将其压至所需标高。水泥搅拌桩支护结构土压力监测实例场地土质情况如下表层为1.7m杂填土，其下为2.3m褐黄色可塑亚粘土，4.1m来色流塑淤泥质亚粘土,9.7m灰色流塑淤泥质粘土。基坑开挖深度4.6~6.7m,搅拌桩支护结构宽度为3.9〜6.2m，成格栅状，搭接长度为20cm，桩长为8.3〜13m,墙体轴线总长为413m。选取北侧挖深6.7m，支护结构宽6.2m，桩长13m处作为原体观测段，结构顶部埋设沉降位移观测点，选择两个断面埋设土压力盒和孔隙水压力计。土压力埋设方法采用先在挡墙边钻孔，然后用铲式压力盒，变形膜面对欲测土压力的土面，压入预定标高。实测结果如下图9-3-31-32所示。基坑开挖前测得的土压力近似呈成线分布，为静止土压力，侧压力系数K0=0.622,随着基坑开挖，挡墙向基坑一侧产生位移，主动区出现主动土压力，被动区出现被动土压力。可以看出，主动区的实测值与计算值较接近（计算时采用等代内摩擦角<pq=20O，两者的分布规律基本一致，说明设计中所作的假定、采用的参数均较符合实际情况。被动区的实测值在上部与计算值接近，而下部则比计算值小很多，这是由于墙体入土