振弦式土压力计

本使用说明仅适用于本公司生产的VWE型振弦式土压力计，其中包括有VWE-1、VWE-2、VWE-4、VWE-6、 VWE-10、VWE-16、VWE-25等系列型号。
1用途    
    VWE型振弦式土压力计适用于长期测量土石坝、土堤、边坡、路基等结构物内部土体的压应力，是了解被测结构物内部土压力变化量的有效监测设备，并可同步测量埋设点的温度。

2结构及工作原理
  1结构
  VWE型振弦式土压力计由背板、感应板、信号传输电缆、振弦及激振电磁线圈等组成。

工作原理
    当被测结构物内土应力发生变化时，土压力计感应板同步感受应力的变化，感应板将会产生变形，变形传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出被测结构物的压应力值。同时可同步测出埋设点的温度值。

2规格及主要技术参数

注：频率模数F=Hz²×10^-3

3.3计算方法： 
  a)当外界温度恒定，土压力计仅受到压应力时，其压应力值P与输出的频率模数△F具有如下线性关系：           
P = k△F
△F = F - F0
式中：k — 土压力计测量压力值的最小读数，单位为KPa/F ；
      △F — 土压力计实时测量值相对于基准值相的变化量，单位为F；
      F — 土压力计的实时测量值，单位为F；
      F0 — 土压力计的基准值，单位为F。
  b)当作用在土压力计上的压应力恒定时，而温度增加△T，此时土压力计有一个输出量
△F´，这个输出量仅仅是由温度变化而造成的，因此在计算时应给以扣除。
实验可知△F´与△T具有如下线性关系：
P´= k△F´+ b△T = 0
k△F´= -b△T
△T = T - T0
式中：b — 土压力计的温度修正系数，单位为KPa /℃；
      △T — 温度实时测量值相对于基准值的变化量，单位为℃；
      T — 温度的实时测量值，单位为℃；
      T0 — 温度的基准值，单位为℃。
  c)当土压力计受到压应力和温度的双重作用时，土压力计的一般计算公式为：
Pm = k△F + b△T = k (F - F0) + b (T - T0)
式中：Pm — 被测结构物的压应力值，单位为KPa。

4埋设与安装
4.1概述
土压力计根据用途不同分为：用于测量不同介质接触面(界面)垂直压力的界面土压力计，和用于测量土体本身内部应力变化的土中土压力计。如测量混凝土建筑物基础与土基接触面的压应力；测量地下遂洞、隧道土体对混凝土护壁的压应力；测量各种场合的护坡、护壁、抗滑桩土体对其的压应力；测量土石坝、路基等内部土体的应力的变化值等等。
土压力计测量的是压应力值，在安装埋设当中如果方法不正确，土压力计容易发生脱空卸载现象，从而影响观测的准确性。因此，土压力计安装埋设的正确性显得尤其重要。
土压力计是否处于良好的运行状态，几乎完全取决于仪器受压面与土体间是否完全接触，因此埋设中必须注意土压力计受压面与土体之间是否会形成空隙，并尽量消除仪器下面由土壤析水引起的积水。
单只土压力计可测量与受压面相垂直的正应力，多只土压力计互成角度安装可测量出埋设点受力的空间状态。

4.2界面土压力计
土压力计在工业、民用建筑工程中安装埋设，通常是为了测量建筑物与土体接触的界面土压力值，一般都埋设在界面上，因此称在这种情况下应用的土压力为界面式土压力计。
为了解土体对结构物的作用力，或结构物对地基土体的正压力，应在结构物或地基上选择几个断面进行测点的布设。断面应选择结构物与土体承受的压力最大处，同时也是最需要了解结构物与土体受力状态的地方。
界面土压力计的具体的埋设方法如下：
a)传感器的埋设位置在建筑物还没有建造基础时，可利用土基础平面上直接制备埋设基床面的方法安放传感器并压实固定，安排好观测电缆的接长和敷设引出后，再浇筑建筑物的混凝土基础。
制备基床的表面必须平整、均匀、密实，有时为了使传感器的受压面与土体能充分接触还要在基床表面均匀敷设一层细砂。
b)传感器的埋设位置在建筑物基础已建造时，可采用挖洞坑的方法安放传感器。这种方法又分为：预埋模盒法，模盒尺寸应为土压力计直径尺寸的1.1倍；开凿坑槽埋设法。洞坑的大小以能放下整个土压力计并略有富余即可，深度以露出土体面为准。
在洞坑内制备基床面的要求同上，安放土压力计后，压重力固定，接长观测电缆并敷设引出。最后回填混凝土填满洞坑。
c)土压力计在混凝土防渗墙中埋设，应把先土压力计固定在汽缸或气筒设备上，再一起固定在钢筋笼上。钢筋笼下槽定位后，给汽缸或气筒通气加压，将土压力计的受力膜面与槽壁的土体充分接触顶紧，然后灌注混凝土把土压力计固定在防渗墙与土体接触的界面上。
4.3.4观测电缆的敷设及填方要求
观测电缆的埋设采用挖沟埋设为好，沟深不小于0.3m，堆石坝沟深不小于0.6m。堆石坝内埋设观测电缆还应加穿钢管保护。
连接电缆在敷设时必须留有余量，汇集再一起时禁止相互交绕。传感器出线口处电缆应打回环,尽量避免出线口处电缆张力过大。观测电缆以上的填方安全覆盖厚度，在粘性土填方中应不小于0.6m，在堆石填方中应不小于1.2m。
4.4土压力计组的安装埋设
组成各土压力计的中心位置高程，应符合设计埋设高程。
土压力计组的埋设，依成组土压力计的数量，可采用就地分散埋设法。分散的各土压力计之间的距离不应超过1m。其水平向以外的土压力计的定位、定向，可借助模板或成型体进行施工。
土压力计组内每只传感器的观测电缆敷设时应汇集到一点或多点统一引出，只要条件许可应尽量减少电缆的引出点。
4.5初始读数的选取
土压力计安装埋设完成后应及时测读传感器的读数，选取稳定的读数作为初始读数。浇注混凝土埋设的仪器要选取水化热过后，不同天连续测读3次读数基本相同后的平均值。初始读数选定后应记录在案，作为今后计算和分析的基本参数使用。
4.6注意事项
埋设前应首先检查土压力计确保仪器完好，按设计要求接长电缆，做好编号。
在建筑物基础底面上埋设土压力计时，可将土压力计先埋设在预制的混凝土块内，在基底表面平整好后，将部分混凝土块压入埋设部位的土体中，也可在浇筑前先将土压力计放在土体上，用重物将其紧压在被测土体上，再浇筑混凝土。
采用预埋模盒法埋设时，混凝土浇筑到位后，应移去预埋模盒。开凿坑槽埋设时，应先将放入土压力计放入坑槽内，土压力计的受压面与土体充分接触后，四周缝隙用水泥沙浆填充捣实后回填混凝土。
埋设界面式土压力计时应特别注意：水泥沙浆不能包裹住土压力计的受力感应板。
埋设安装就位后的土压力计初测值应大于埋设前自由状态读数，即就位后的土压力计埋设完成后受压膜应在受压状态下。
土压力计安装就位后应及时测量仪器初值，根据仪器编号和设计编号作好记录并存档，严格保护好仪器的引出电缆。