渗流压力观测设备

渗流压力测压管

1.设置要求

按规定，测压管适用于作用水头小于20m的坝、渗透系数大于或等于

2.孔口段

应设置管口保护装置，要求简单牢固、开启方便，并能锁闭、防止损坏。当自动或遥测时能满足接收仪表的测量要求。

3.导管段

采用直径不大于50mm的无缝镀锌钢管，内壁涂防腐防锈材料，外壁应严密封堵，以防客水干扰或压力水串通。封孔材料为膨润土球、高崩解性粘土球或水泥砂浆，以避免渗透。

管径增大后，当管中水位上升（或下降）时，则补充（或排出）管中相应渗水量所需的时间即滞后时间与管径呈正比，当岩土的渗透系数较小时，增加管径造成的时间滞后是严重的，若库水位变化较快时，观测误差就更大。

设库水位上升（或下降）

式中，d——测压管导管段管径，cm；

k——岩土渗透系数，cm/s；

i——岩土渗透坡降；

n——测压管进水段开孔率，%；

L——测压管进水段长度，cm。

4.进水端

对于土石坝测压管进水段管外应包扎无纺土工织物防止土颗粒进入管内，管底封闭不留沉淀管段。进水段管长不小于1.0m，进水孔应排列均匀，内壁无毛刺，原则上尽量增大开孔率，也可采用与导管段内径相同的多孔聚乙烯过滤管或透水石管作进水段。

进水段钻孔直径不小于10cm，下管前先填10cm厚反滤料，下管后管外需填反滤料并逐层夯实，直至进水段顶部。反滤料要有足够的透水性又能防止细颗粒进入测压管，其渗透系数宜大于周围介质的10~100倍，对粘壤土或砂壤土可用纯净细砂，对砂砾石层可用洗净、风干的细砂到粗砂的混合料。

5.观测仪器

当为无压孔时，可用电测水位计进行观测。

渗流压力渗压计

1.设置要求

渗压计适用于作用水头大于20m的坝、渗透系数小于

2.安装埋设

（1）挖坑埋设时，在填筑高程超出测点0.3m时，开挖长、宽、深分别为30、30、40cm的坑，将已浸水饱和装入铜砂网袋内的仪器放入坑中，回填原开挖土料，人工夯实，上部填土保护厚度为1m。

（2）钻孔埋设时，孔径按孔中安装仪器数量而定，一般为φ108~146mm，成孔后在仪器上、下各回填中粗砂30~40cm，其上按设计充填封孔材料组水并分段捣实。

3.传感器

可选用相应的渗压计进行安装和观测 。

渗流压力观测断面

土石坝坝体渗流压力观测包括确定断面上的压力分布和浸润线位置。为此，观测横断面布置原则与上述坝基渗流压力相同。宜选在最大坝高处、合龙段、地形或地质条件复杂坝段，并尽量与变形、应力观测断面相结合，一般宜布设3个。

渗流压力观测垂线

根据坝型结构、断面大小和渗流特性，在观测横断面上，布设3~4条观测垂线。

1.均质坝

均质坝指坝体各部位的渗透系数基本相同。按其流网特点可分为上游坝肩以左的上游楔体区和以右的梯形区。在楔体区一般布设2条，其中一条在坝肩；在梯形区至少布设2条，其中一条在排水体前缘，如图3。

2.斜墙坝或面板坝

由于斜墙坝上游坝壳厚度和面板坝的混凝土或沥青面板均较薄，故不需在斜墙及面板内布置测点。

在斜墙或面板下游侧底部、排水体前缘及其间部位应布设测线，如图4所示。此种坝堆石体浸润线位置较低，等势线近似于垂线。

3.心墙坝

（1）宽塑性心墙坝。在心墙内可设1~2条，另在心墙下游侧和排水体前缘各布设1条。

（2）窄塑性或刚性心墙坝。在心墙体外上、下游侧各布设1条，另在排水体前缘布设1条。

经论证有必要时可在墙体内增设1条。

渗流压力观测点

根据坝高和需要监测的范围以及渗流场特性，并考虑便于通过流网分析确定浸润线位置，在观测垂线上分别布置1~3个测点，一般原则是：

（1）在均质坝横断面的梯形区，心墙和斜墙坝墙体下游坝壳区及面板坝的堆石体内强透水料区，其等势线近于垂线，故每条垂线只布设一个测点，其高程应设在死水位形成的浸润线之下。

（2）在渗流进、出口段，渗流各向异性明显的土层中，以及浸润线变幅较大处，包括均质坝的楔体区，非均质坝、心墙坝的上游坝壳区和心墙区及面板坝的垫层内，应根据预计浸润线的最大变幅沿垂线不同高程布设测点，每条垂线的测点数一般为2~3个。

（3）需观测上游坝坡内渗流压力分布的均质坝和心墙坝，应在上游坝的正常高水位和死水位之问适当增设观测点 。

渗流压力观测断面

（1）主要对土石坝进行渗流压力观测。其中坝基渗流压力包括：坝基天然岩土层，人工防渗设施和排水系统等关键部位渗流压力的分布情况。

观测横断面的位置应根据工程重要性、土石坝的规模、防渗和排水措施、施工方法和质量、坝基工程地质构造、地层结构和水文地质条件及设计和试验结果等综合考虑而定。

（2）观测横断面一般布置在能控制主要渗流情况和预计可能发生问题的部位，其中包括：河床最高坝高断面及合龙断面、可能产生裂缝及地形变化显著的断面、坝基土层变化的分界断面、施工质量差或存在疑问的断面、基岩破碎或有断层通过的断面。

（3）观测横断面的数量，对于大型和重要的中型水库，宜不少于3个；当坝体较长时，可不多于5个。各观测横断面宜顺流线方向布置，并尽量与坝体渗流压力观测面相结合。

渗流压力观测点

一、均质透水坝基

（1）用水平铺盖防渗的坝。对铺盖的防渗效果及坝基内部管涌和外部流土是检测的重点。对于有铺盖的均质坝、斜墙坝或心墙坝均应在铺盖的末端底部和渗流出口内侧设置测点，其余部分可适当补充测点。测点埋入坝基的深度为1~2m。

（2）用垂直截水墙防渗的坝。有截渗墙（槽）的心墙坝、斜墙坝，应在墙（槽）的上下游侧各布设1个测点。对于粘土截水墙防渗的坝，可在截水墙内的上部和底部各增设1个测点。

当墙（槽）位置偏向上游坝踵时，可仅在下游布设测点。有刚性防渗墙与塑性心（斜）墙相接时，结合部的粘土层易出现拉应力而产生裂缝，需在结合部适当增设测点，如图1。

二、层状透水坝基

（1）上层为强透水层。即上层为砂层或砂砾石层，下层为弱透水的粘土层，可作为上述单层坝基对待。将弱透水层作为相对不透水层，而仅在上层布设测点，测点位置在横断面中下游段和渗流出口附近。

（2）下层为强透水层。可将测点布设在下层，位置也在横断面中下游段及渗流出水口附近。当有减压井（）或减压沟）等排水时，可在其上下游侧和井间适当布置测点，如图2所示。

三、岩石坝基

当有贯穿上下游的断层、破碎带或其他易溶、软弱带时，沿其走向在与坝体的接触面、截渗墙（槽）的上下游侧或深层所需监测的部位布置测点 。

渗流压力观测是指对水工建筑物的浸润线及包括两岸、地基、人工防渗和排渗设施等关键部位在内的整个渗流场的渗流压力分布的观测。目的是掌握水工建筑物在运行期间的渗流压力分布情况和变化规律，结合工程地质情况、钻探与试验资料、土的渗透变形资料及其他观测资料，分析有无管涌、流土或接触冲刷等渗透变形或破坏;判断防渗、排水、降压设施是否有效，发现异常渗流情况，及时采取有效处理措施，保证工程安全运用。

(1)水工建筑物渗流压力观测。观测横断面宜选在最大断面处、原河床段、施工合龙段、地形或地质条件复杂段，断面一般不得少于3个，并尽量与变形、应力观测断面相结合。观测横断面上的测点布置，应根据水工建筑物的结构型式、断面大小和渗流场特征，设3条~4条观测铅直线。观测铅直线上的测点布置应根据坝高和需要监视的范围、渗流场特征，并考虑能通过流网分析确定浸润线位置，沿不同高程布点。需要观测上游坝坡内渗流压力分布的均质坝、心墙坝，应在上游坡的正常蓄水位与死水位之间适当增设观测点。

(2)地基渗流压力观测。横断面的选择主要取决于地层结构、地质构造情况，断面数一般不少于3个，并宜顺流线方向布置或与水工建筑物体内渗流压力观测断面相重合。观测横断面上的测点布置，应根据建筑物地下轮廓形状、基础地质条件以及防渗和排水形式等确定，一般每个断面上的测点不少于3个。

(3)两岸渗流压力观测。宜沿流线方向或渗流较集中的透水层(带)设2个~3个观测断面，每个断面上设3条~4条观测铅直线(含渗流出口)。如需分层观测，应做好层间止水。不同水工建筑物结合部的渗流压力观测，应在接触轮廓线的控制处设置观测铅直线，沿接触面不同高程布设观测点。在岸坡防渗齿槽和灌浆帷幕的上下游侧各设1个观测点 。

观测资料应及时整编和分析。

资料整编一般包括:

①测压管或孔隙水压力计的考证记录。

②测压管水位或渗流压力统计表的填写，统计表中应同时记录上、下游水位，降水量等观测资料。

③测压管水位或渗流压力过程线图、分布图、相关图以及测压管水位或渗流压力特征值过程线、位势过程线等的绘制。

资料分析包括:

①对测压管水位或渗流压力随时间、空间变化规律的分析。

②对测压管水位或渗流压力特征值变化规律的分析。

③对测压管水位或渗流压力与库水位、时效、降雨量等因素之间相关关系变化规律的分析。

④将巡视检查成果、测压管水位或渗流压力分析成果、设计计算复核成果进行比较，并结合渗流量分析以及工程地质、钻探、填筑等资料，判断水工建筑物的渗流性态，是否存在异常渗流、存在部位及其对安全的影响程度与变化趋势 等。