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标题: 振弦式土压力计技术详解 [打印本页]

作者: 北京安信卓越 时间: 2025-1-22 09:42
标题: 振弦式土压力计技术详解
本帖最后由北京安信卓越于 2025-1-22 11:48 编辑

一、设备原理
振弦式土压力计是一种用于测量土体内部压应力的设备，其工作原理基于振弦的物理特性。当振弦受到外力作用时，其振动频率会发生变化，这一特性为测量土壤压力提供了可能。

振弦式土压力计主要由背板、感应板、信号传输电缆、振弦及激振电磁线圈等组成。当被测结构物内土应力发生变化时，感应板同步感受应力的变化，产生变形，并通过传感器内部的机械结构传递给振弦，导致振弦的张力发生变化。由于振弦的振动频率与其张力密切相关，因此土壤压力的变化会直接导致振弦振动频率的变化。激振系统通过电磁线圈等装置激发振弦产生振动，并通过测量振弦的振动频率变化来计算土壤压力。

具体来说，当土壤压力作用在感应板上时，感应板发生形变，并将这种形变转化为机械应力传递给振弦。振弦受到应力作用后，其振动频率会发生变化。激振系统通过电磁线圈等装置对振弦进行激振，并测量其振动频率。根据振动频率的变化，可以计算出土壤压力的大小。

振弦式土压力计具有耐腐蚀、长期可靠等特点，适用于长期埋设在土体或土石体内部，用于测量土体内部的压应力。其测量范围广、精度高，能够实时监测土壤压力的变化，为工程设计和施工提供重要的数据支持。

二、安装方法
振弦式土压力计的安装方法相对复杂，需要严格按照操作规程进行。以下是振弦式土压力计的安装步骤及注意事项：

1. 准备工作
在进行振弦式土压力计的安装之前，需要做好以下准备工作：

确认现场环境：振弦土压力计的安装应在干燥、无尘的环境中进行，避免在雨天、高温、低温或含有腐蚀性气体的环境中工作。
检查设备：对振弦土压力计进行外观检查，应无明显的损坏或缺陷；通过检查合格证明文件，确保设备符合技术要求。
准备工具：根据安装需要，准备必要的工具和材料，如安装支架、固定件、电缆线、绝缘材料等。
2. 安装支架
根据现场情况，选择合适的位置安装振弦土压力计的支架。一般情况下，支架应安装在传感器正下方，确保支撑稳定。使用膨胀螺丝将支架固定在基础上，确保支架与基础牢固连接。

3. 安装传感器
将振弦土压力计的传感器安装在支架上，根据产品说明书上的要求，调整好水平度和垂直度，确保传感器处于正确的位置。使用螺栓将传感器与支架连接牢固。

4. 连接电缆
按照产品使用说明书的要求，将振弦土压力计的电缆线与数据采集器或计算机连接起来。注意电缆线应排列整齐，避免交叉或缠绕，以免影响信号传输。

5. 固定传感器
在传感器周围挖一个足够大的坑，将传感器嵌入到坑中，确保传感器与周围土壤接触良好。在传感器表面覆盖一层土壤，并轻轻压实，使传感器与土壤紧密结合。

6. 特定场景下的安装方法
在混凝土建筑物浇筑过程中埋设：
在混凝土浇筑到埋设点处，将土压计受压面置于建筑物表面，与表面齐平，并加以固定，再继续浇筑混凝土。
回填的土料应与周围土料相同（去除石料），小心用人工分层夯实，土压力计周围的土料密度应适当高于埋设前该处的密度。
在建筑物基底埋设：
可先将土压力计埋设在预制的混凝土块内，预制混凝土块可制成顶部直径20cm、高30cm、底部直径60cm的截头圆锥体。
清基后，在埋设点位置，将地面整平，放上已埋仪器的预制混凝土块，浇筑混凝土，将仪器电缆引至监测站。
在土石填筑过程中埋设：
可以采用坑埋和非坑埋两种方式，并根据工程和施工现场情况决定采用哪种方式。一般采用非坑埋，特别是在堆石体中埋设最适宜。
非坑式埋设：在填方高程即将达到埋设高程时，在填筑面上测点位置制备仪器基面。基面必须平整、均匀、密实，并符合规定的埋设方向。然后按设计观测方位安装压力计，掩埋保护层，铺平、压实。仪器周围安全覆盖厚度以内的填方，应采用薄层铺料、专门垫实方法，确保仪器安全，并尽量使仪器周围材料的级配、含水量、密度等与邻近填方接近。为了不损坏受压板，与其接触的材料一般宜采用中细砂。
接触面压力计的安装埋设：
根据已有基面和填筑料类型，可采用上述相应于混凝土或土石料填筑时的压力计埋设方法进行埋设。
埋设时，首先在埋设位置按要求制备基面，然后用水泥砂浆或中细砂将基面垫平，放置压力计（安装埋设时，注意压力计感应膜朝向土体压力的变形方向），密贴定位后，回填密实。

7. 测试与调试
完成安装后，对振弦土压力计进行测试和调试。首先检查数据传输是否正常，然后对传感器进行压力加载试验，观察读数是否准确。根据实际需要对传感器进行校准，确保测量准确可靠。

三、注意事项
在安装和使用振弦式土压力计时，需要注意以下事项，以确保设备的正常运行和测量数据的准确性：

避免过度压力：在安装过程中，要尽量避免对传感器造成过大的压力或冲击力，以免损坏传感器。
电缆线连接：在安装过程中，要保证电缆线的正确连接和固定，避免由于电缆线连接不良造成信号传输中断或不稳定。
防尘防水：在安装过程中，要注意保护振弦土压力计的外壳和接口，避免尘土和水的侵入，以保证设备的正常运行和使用寿命。
安全规定：在安装过程中，要遵循相关安全规定，注意个人安全和设备安全，避免由于操作不当导致的意外事故。
读数稳定：将传感器嵌入土体中时，要确保测量点变化较小并无振动，确保读数稳定后取数。
传感器间距：按测量区域的面积和形状确定传感器间距，土压力计水平埋设间距原则上为盒体间距的3倍以上（≥0.6mm），垂直间距与水平间距同，土压力计的受压面须面对欲测量的土体。
回填材料：埋设时，承受土压力计的土面须严格整平，回填的土料应与周围土料相同（去除石料），小心用人工分层夯实。土压力计及电缆上压实的填土超过1m以上，方可用重型辗压机施工。

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