產(chǎn)品描述
VWE 型振弦式土壓力計使用說明
本使用說明僅適用于本公司生產(chǎn)的 VWE 型振弦式土壓力計，其中包括有 VWE-0.35、VWE-0.7、VWE-1、
VWE-2、 VWE-3 等系列型號。
1、用途
VWE 型振弦式土壓力計適用于長期測量土石壩、土堤、邊坡、路基等結(jié)構(gòu)物內(nèi)部土體的壓應(yīng)力，是
了解被測結(jié)構(gòu)物內(nèi)部土壓力變化的有效監(jiān)測設(shè)備，并可同步測量埋設(shè)點的溫度。
振弦式土壓力計結(jié)構(gòu)簡單，測值穩(wěn)定,方便安裝在需要長期監(jiān)測土類物質(zhì)壓應(yīng)力的任何場合。振弦式
土壓力計具有參數(shù)識別功能。
2、規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)
3、結(jié)構(gòu)及工作原理
3.1 結(jié)構(gòu)
VWE 型振弦式土壓力計由背板、感應(yīng)板、觀測電纜、振弦及激振電磁線圈等組成。
3.2 工作原理
當被測結(jié)構(gòu)物內(nèi)土應(yīng)力發(fā)生變化時，土壓力計感應(yīng)板同步感受應(yīng)力的變化，感應(yīng)板將會產(chǎn)生變形，
變形傳遞給振弦轉(zhuǎn)變成振弦應(yīng)力的變化，從而改變振弦的振動頻率。電磁線圈激振振弦并測量其振動頻
率，頻率信號經(jīng)電纜傳輸至讀數(shù)裝置，即可測出被測結(jié)構(gòu)物的壓應(yīng)力值。同步測量埋設(shè)點的溫度值。
3.3 計算方法
a) 當外界溫度恒定，土壓力計僅受到壓應(yīng)力，其壓應(yīng)力值 P 與輸出的頻率模數(shù)△F 具有如下線性關(guān)
系：
P = k×△F
△F = F - F0 式中：P—土壓力計的測量值，單位為 KPa；
k—土壓力計的測量靈敏度，單位為 KPa/F；
△F—土壓力計實時測量值相對于基準值相的變化量，單位為 F；
F—土壓力計的實時測量值，單位為 F；
F0—土壓力計的基準值，單位為 F。
b) 當作用在土壓力計上的壓應(yīng)力恒定，而溫度增加△T，此時土壓力計有輸出量
△F′，這個輸出量是由溫度變化而造成的，因此在計算時應(yīng)給以扣除。實驗可知△F′與△T 具有如
下線性關(guān)系：
P′= k×△F′+ b×△T = 0
K×△F′= -b×△T
△T = T - T0 式中：b—土壓力計的溫度修正系數(shù)，單位為 KPa /℃；
△T—溫度實時測量值相對于基準值的變化量，單位為℃；
T—溫度的實時測量值，單位為℃；
T0—溫度的基準值，單位為℃。
c) 當土壓力計受到壓應(yīng)力和溫度的雙重作用，土壓力計的一般計算公式為：
Pm = k×△F + b×△T = k×(F - F0) + b×(T - T0)
式中：Pm—被測結(jié)構(gòu)物的壓應(yīng)力值，單位為 KPa。
4、埋設(shè)與安裝
4.1 概述
振弦式土壓力計是用于測量被測物與土體接觸面(界面)的壓應(yīng)力，如混凝土建筑物基礎(chǔ)與土基接觸
面的壓應(yīng)力；地下遂洞、隧道混凝土護壁與土體的壓應(yīng)力；人工護坡、護壁、抗滑樁與土體的壓應(yīng)力；
土石壩、路基等內(nèi)部土體的壓應(yīng)力。
土壓力計測量的是被測體與土體接觸面的壓應(yīng)力，安裝埋設(shè)方法不正確極易會導致土壓力計與被測
物體脫空卸載，影響測值的準確性。
4.2 埋設(shè)方法
4.2.1 測量混凝土建筑物基礎(chǔ)與土基接觸面的壓應(yīng)力，在建筑物底板還沒有澆筑，先在基礎(chǔ)土基面
安放土壓力計并使其壓實受力，土基面須平整、均勻、密實，可在土基面均勻敷設(shè)一層細砂以使兩者接
觸并受力(圖 4.2.1)。做好觀測電纜的接長和敷設(shè)引出，澆筑混凝土基礎(chǔ)底板。
4.2.2 土壓力計安裝在已建好的建筑物底板處，可采用挖洞坑的方法安放。這種方法又分為預(yù)埋模
盒法：模盒尺寸應(yīng)為土壓力計直徑尺寸的 1.1 倍；開鑿坑槽埋設(shè)法：洞坑的大小應(yīng)略大于土壓力計，深
為以看到土體為準。
在洞坑內(nèi)的土基面的要求同上，所有方法安裝后的土壓力計其上應(yīng)施加壓力或重物固定，接長觀測
電纜并敷設(shè)引出。最后回填混凝土(圖 4.2.2)。
（圖 4.2.2）界面土壓力計埋設(shè)方法
4.2.3 土壓力計在混凝土防滲墻中埋設(shè)，應(yīng)先把土壓力計固定在推頂汽缸上，并固定在鋼筋籠上。
鋼筋籠順槽下到位后，給汽缸通氣加壓，將土壓力計頂出的使其受壓膜面與槽壁的土體充分接觸受力，
然后灌注混凝土把土壓力計固定在防滲墻與土體接觸的界面上(圖 4.2.3)。
4.2.4 土壓力計在混凝土結(jié)構(gòu)物的表面安裝需借助安裝支架將其固定在監(jiān)測面上。安裝時土壓力計
的感應(yīng)膜面朝向土體，背面靠緊混凝土結(jié)構(gòu)物，用膨脹螺栓固定；也可預(yù)埋在混凝土中(圖 4.2.4-1)。
(圖 4.2.4-1)土壓力計表面埋設(shè)固定方法
在各種混凝土結(jié)構(gòu)管道、管廊、隧道管片和輸氣管道與土體接觸的外表面安裝土壓力計，可在觀測
斷面設(shè)計位置預(yù)埋土壓力計，觀測電纜需要預(yù)埋收納保護 (圖 4.2.4-2)。
(圖 4.2.4-2)土壓力計管道外表面埋設(shè)示意圖
在混凝土結(jié)構(gòu)物與土體接觸界面埋設(shè)土壓力計，可利用澆筑模板固定土壓力計。澆筑前利用安裝支
架將土壓力計固定在澆筑模板上，拆除模板后，需清除土壓力計感應(yīng)膜上的殘留混凝土。為方便清除膜
面上的殘留混凝土，澆筑前可在感應(yīng)膜面上涂抹一層油。埋設(shè)時土壓力計的感應(yīng)膜面與模板接觸，用三
顆雙頭釘將土壓力計固定在模板上。富余電纜收放在保護箱內(nèi)(圖 4.2.4-3)。
(圖 4.2.4-3)土壓力計模板埋設(shè)示意圖
在混凝土結(jié)構(gòu)物與土體接觸界面埋設(shè)土壓力計，可利用鋼筋籠固定土壓力計。澆筑前利用土壓力計
安裝支架和固定鋼筋捆扎固定好，將固定鋼筋捆扎或焊接在鋼筋籠上，拆除模板后，需清除土壓力計感
應(yīng)膜面上的殘留混凝土。埋設(shè)時土壓力計的感應(yīng)膜面緊靠模板，不能弄反了。為了方便清除土壓力計感
應(yīng)膜面上的殘留混凝土，可事先在膜面上涂抹一層油。要做好觀測電纜的走向和保護(圖 4.2.4-4)。
(圖 4.2.4-4)土壓力計鋼筋籠埋設(shè)示意圖
鋼結(jié)構(gòu)物與土體接觸界面埋設(shè)土壓力計,需先將固定螺栓焊接在鋼結(jié)構(gòu)物上,焊接螺栓可使用安裝支
架確定焊接位置。
4.3 電纜的敷設(shè)
觀測電纜的埋設(shè)采用挖溝埋設(shè)，溝深不小于 0.3m，堆石壩內(nèi)埋設(shè)觀測電纜應(yīng)加保護管。
觀測電纜在敷設(shè)引長時要留有余量，不要拉直和交繞，土壓力計在出線口處電纜應(yīng)打回環(huán),避免出線
口處電纜受力過大。
4.4 測讀基準值
土壓力計安裝埋設(shè)完成后應(yīng)及時測讀土壓力計的讀數(shù)(此時的讀數(shù)應(yīng)比埋設(shè)前大)，選取穩(wěn)定的測值
作為基準值。土壓力計上澆注混凝土應(yīng)選取水化熱過后的測值，分時連續(xù)測讀 3 次，其讀數(shù)基本相同經(jīng)
平均后的測值做為基準值?；鶞手颠x定后應(yīng)做好記錄，作為計算的基準值。
4.5 注意事項
埋設(shè)前應(yīng)首先檢查土壓力計確保儀器完好，按設(shè)計要求接長電纜，做好編號。
埋設(shè)土壓力計時應(yīng)特別注意：水泥沙漿不能包裹住土壓力計的受力感應(yīng)板，土壓力計的受壓面要與
土體充分接觸，土壓力計的背板四周縫隙用水泥沙漿填充搗實。
埋設(shè)安裝后的土壓力計初測值應(yīng)大于埋設(shè)前自由狀態(tài)，安裝后的土壓力計應(yīng)在受壓狀態(tài)。
土壓力計安裝就位后應(yīng)及時測量儀器初值，根據(jù)儀器編號和設(shè)計編號作好記錄并存檔，嚴格保護好
儀器的引出電纜。
5、測量
現(xiàn)場測量土壓力計用VW-102A型讀數(shù)儀，將測量線一頭連接讀數(shù)儀，測量線另一頭的各色夾子對應(yīng)連
接土壓力計的輸出電纜， 黑、紅測頻率，白、綠測溫度。土壓力計內(nèi)附有智能識別芯片，其內(nèi)存貯有該
土壓力計的編號、標定系數(shù)K、溫度修正系數(shù)b等信息。用讀數(shù)儀測量時會自動將識別信息讀出，順序存
入讀數(shù)儀內(nèi)，通訊給計算機，方便快速統(tǒng)計計算及查詢，使測量工作實現(xiàn)人工智能無紙化操作。
工程現(xiàn)場多支土壓力計電纜被意外挖斷，僅用讀數(shù)儀測量一遍，就可自動識別出每支土壓力計所對
應(yīng)的編號及身份信息。
6、土壓力計故障檢查
當土壓力計測量出現(xiàn)故障時，可用萬用表檢查土壓力計電纜芯線間的電阻值，其正常狀況紅、黑芯
線電阻值通常為300Ω左右；綠、白芯線電阻值在溫度25℃時應(yīng)為3kΩ左右；紅、黑線對綠、白線或?qū)ζ?/p>
蔽線(裸線)間絕緣電阻值應(yīng)﹥50MΩ(測量絕緣電阻時可使用100V 直流兆歐表，萬用表測量絕緣電阻應(yīng)用
MΩ檔，其值應(yīng)為無窮大∞)。
7、電纜故障檢查
土壓力計電纜接長用型號為YSPT－4水工專用觀測電纜，其電纜電阻值約為45Ω/km左右。
7.1 用萬用表測量(黑、紅芯線)的電阻值：正常情況為300Ω左右，再加上電纜的電阻值。
a) 如果電阻測值正常，可能儀器損壞或進水；
b) 如果電阻測值非常大或無窮大，電纜或接頭斷路；
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江 蘇南中京 峟礦思水工 程務(wù)儀科器技有 限有公限司 公 司
c) 如果電阻測值非常小，電纜或接頭短路。
其表現(xiàn)為讀數(shù)儀測量不出頻率值。
7.2 用萬用表測量(白、綠芯線)的電阻值：正常情況在溫度25℃時應(yīng)為3kΩ左右，再加上電纜的電
阻值。
a) 如果電阻測值正常，請檢查讀數(shù)儀及其測量連接線；
b) 如果電阻測值非常大或無窮大，電纜或接頭斷路；
c) 如果電阻測值非常小，電纜或接頭短路。
其表現(xiàn)為讀數(shù)儀測量不出溫度值。
7.3 用100V 直流兆歐表或萬用表測量土壓力計電纜芯線(紅、黑線對地線，白、綠線對地線，紅、
黑線對白、綠線)的電阻值，其測值如果很小﹤5MΩ，可能電纜接頭進水短路。
其表現(xiàn)為讀數(shù)儀測量正常，MCU-32型分布式模塊自動測量單元測量頻率值可能會引起測值不穩(wěn)，測
量溫度值將比正常值偏低10～20℃左右。
8、讀數(shù)儀測值不穩(wěn)
a) 將屏蔽線并接到讀數(shù)儀測量線的黑線夾子上；
b) 可能電纜接頭處進水，將其剪掉，重新連接；
c) 確定土壓力計的頻率范圍，正確選擇讀數(shù)儀的激勵類型；
d) 確定土壓力計的溫度電阻基值，正確選擇讀數(shù)儀的電阻基值；
e) 檢查附近是否有干擾源，如電動機、發(fā)電機、天線或交流動力電纜，遠離上述干擾源。
9、注意事項
土壓力計安裝前、后應(yīng)測量頻率和溫度值，根據(jù)土壓力計編號和設(shè)計編號作好記錄并存檔，特別注
意保護土壓力計觀測電纜。
10、驗收與保管
用戶開箱驗收儀器，應(yīng)先檢查儀器的數(shù)量(包括附件)及出廠檢驗合格證等是否與裝箱清單相符。開
箱后每支儀器應(yīng)先用 100V 兆歐表量測電路與密封殼體之間的絕緣電阻，其測值應(yīng)滿足絕緣電阻規(guī)定要
求。驗收時每支儀器應(yīng)用讀數(shù)儀測量，檢查儀器是否正常。儀器應(yīng)保管在干燥、通風的房間中。
11、附言
VWE 型振弦式土壓力計自出廠之日起壹年內(nèi)，如性能低于技術(shù)條件要求且系屬產(chǎn)品質(zhì)量問題，本公
司負責免費維修或更換(若因現(xiàn)場防雷系統(tǒng)不*遭遇強雷電等不可抗力所造成的損壞不在其例）。 本使用說明由江蘇中礦水務(wù)科技有限公司編制
使用說明中的型號、參數(shù)、公式、文字如遇有修改，恕不另行通告，謹請以版本為準。
