振弦式渗压计

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    渗压计、振弦式渗压计、振弦式渗压计（参数识别）、钢弦式渗压计 

产品用途

    SWP 型振弦式渗压计适用于长期埋设在水工结构物或其它混凝土结构物及土体内，测量结构物或土体内部的渗

透(孔隙)水压力，并可同步测量埋设点的温度。 

    振弦式渗压计加装配套附件可在测压管道、地基钻孔中使用。

    SWP型渗压计为全不锈钢结构，产品尺寸：24×120mm/19×120mm（直径×长度）的灵巧体积，可方便放置在

需要测量的狭小部位。

    振弦式渗压计具有参数识别功能。

产品实物图片

 产品规格及主要技术参数

注：模数（F）=频率（HZ^2）×10^-3；

产品结构及工作原理

    产品结构：SWP 型振弦式渗压计由透水部件、感应膜板、观测电缆、振弦及激振电磁线圈等组成。

    工作原理：当被测水荷载作用在渗压计上，将引起感应膜板的变形，其变形带动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，即可测出水

荷载的压力值。同步测量埋设点的温度值。 

安装前浸泡水操作参考

埋设与安装

    渗压计是用于测量土体中的孔隙水压力，岩体和混凝土内的渗透水压力，埋设应按设计要求进行测点的布设，

根据被测结构物的结构特点采取相应的埋设方法。

    振弦式渗压计在安装之前，应先进行检测，合格后方可安装。

    注：现场初检，通常采用SW-102型振弦式读数仪或GN-106型多功能读数仪，也可采用MCU-1X型自动化采集设备

或MCU-32X型分步式模块化自动测量单元进行测值。   

     1）渗压计现浇混凝土中的埋设

     当混凝土浇筑层达到渗压计设计要求埋设高程，在埋设位置的基面挖一个深30cm直径20cm的圆坑或长20cm宽

20cm深30cm的坑。

    2）渗压计在基岩中的埋设

    混凝土建基面基岩：在清理建基面或初期混凝结构层浇筑后或固结灌浆或帷幕灌浆后，满足渗压计设计要求埋设

高程，采用钻孔机械垂直基岩面钻孔；钻孔孔径φ5~10cm，孔深100cm；采用高压水枪或水泵冲洗孔洞。

    3）渗压计在土基中的埋设

    土石坝建基面：土石坝从建基面回填土石料约50~80cm时，放样设计位置，采用人工或机械挖坑至基岩面（满足

设计高程）。挖坑约50×50×50cm（底长×底宽×深）坑。

    4）土石坝填筑期坑埋

    土石坝回填碾压超设计高程约40~50cm时，放样设计位置，采用人工或机械挖坑至超设计高程10~20cm。挖坑

约40×40×50cm（底长×底宽×深）坑。

    5）水闸渗压计埋设

    水闸需要监测闸基监测渗流和两侧填土层侧向绕渗。水闸渗流监测主要采用渗压计或测压管方式监测。岸坡渗流

宜埋设测压管监测，结合部位宜采用渗压计监测。对渗透性较好的地基宜采用测压管，对渗透性较小的地基宜采用

渗压计，对水位变化频繁或渗透性甚小的黏土地基的水闸，其闸基扬压力观测应采用渗压计。

    渗压计应预选埋设，依设计图要求，在水闸建基面挖至设计高程后，开始准备安装渗压计。渗压计钻孔埋设高程

允许偏差为±5cm，采用坑、洞、平孔式埋设高程允许偏差为±10cm。

    6）隧洞及基岩浅孔、围岩浅孔中埋设

    依设计图要求，在水库放水洞、水电站地下洞室、围岩或边坡岩体表面浅层基岩的渗流（裂隙）水监测。

    在清理开挖面后，或二次衬砌钢筋扎筋前，对设计点放样，采用钻机在测点处钻孔（水平孔、垂直孔、斜口）；

孔深 50cm~100cm，孔径 10～15cm。

    若孔内无透水裂隙，可在孔底再套钻一个 Ø30mm 的小孔，深度根据需要确定，小孔内填入中粗砂；若向上垂

直孔可采用透水花管内装砂砾石。

    7）土体及边坡或基岩深孔层埋设

     依设计图要求，在水库坝基、水闸底板、边坡深处等深层基岩/土体内部的渗流（裂隙）水监测。

    按设计图放样钻孔点，采用钻孔埋设法，孔径一般不小于 100mm。

    注：固结灌浆或帷幕灌浆或钻孔防渗墙施工后才能进行钻孔。

    钻孔后，应采用压高水枪或水泵对孔内进行冲洗。

    在孔底填充约20~30cm厚中粗砂，将被反滤砂袋包裹着的仪器吊入孔内。

    注：此处仪器高程应为设计埋设仪器高程。

    8）测压管埋设

    监测坝基渗流压力（坝基岩土体、防渗体、排水设施）等关键部位的渗流压力，绕坝渗流监测（两岸坝肩及部分

山体、土石坝与岸坡或混凝土建筑物接触面、防渗墙或灌浆帷幕与坝体或两岸接合等部位）渗流量。

    注：常见的渗流压力（扬压力）监测方式是通过钻孔或 坝体回填逐段连接测压管，通过被测点渗流入测压管透水

段的水量来计算渗流量。

    在渗流监测点埋设渗压计或埋设测压管并内装渗压计其测量方式基本一致。

    渗流压力监测仪器，应根据不同的监测目的、土体透水性、渗流场特征以及埋设条件等，选用测压管监测或直接

埋设渗压计监测。

    作用水头大于20m的坝、渗透系数小于10-4cm/s的土体、监测不稳定渗流过程以及不适宜埋设测压管的部位(如铺

盖或斜墙底部、接触面等)，宜采用孔隙水压力计/渗压计，其量程应与测点实际可能承受的压力相适应。

    作用水头小于20m的坝、渗透系数不小于10-4cm/s的土体、渗压力变幅小的部位、监视防渗体裂缝等宜采用测压

管或孔隙水压力计。

    测压管宜采用镀锌钢管或硬塑料管，内径宜采用50mm；测压管的透水段应根据监测目的（部位）确定；通常采

用透水段长1~2m。外部包扎土工织物等，透水段与孔壁之间用反滤料填满。

    测压管配合扬压力计（渗压计）监测其渗透压力。

    注：振弦式渗压计直接读出测值为模数或频率；此时的模数或频率是仪器探头至水面高程。

        渗压计探头受到水压计算公式为：

        Pm = k×(F - F₀) + b×(T - T₀) 

        因渗压计是安装在开敞式渗流监测设施测压管中，未同时监测记录坝址气压，因此计算时暂不考虑气压对其

影响。

        渗压计水位高程计算公式为:

        Hm = ((k×(F - F₀) + b×(T-T₀))/9.81+H

    通过多年的监测实践经验：渗压计并不是水位实时监测传感器，在测压管中安装的渗压计是监测管中渗流水压

力过程；因渗压计按水位进行精准计算，必须要考虑气压、基准值、监测频次等影响。

测量数据方法

    SWP型振弦式渗压计测量用SW-102型振弦式读数仪或GN-106型全功能读数仪，将测量电缆一头连接读数仪，

将另一头各色夹子对应连接上测斜仪的输出电缆，黑、红为电源端，白、绿为测量端。

    SWP型振弦式渗压计测量用MCU-1X系列自动化采集设备，接入芯线按振弦传感器信号接入；MCU端子接线

柱1（频率 红，+）、2（频率 黑，-）、3（地）、4（温度 绿，+）、5（温度 白，-）。

    SWP型振弦式渗压计测量用MCU-32X系列分步式模块化自动测量单元，接入芯线按485信号接入；MCU端子

接线柱1（温度 绿，+）、2（温度 白，-）（黑，-）、3（地）、4（频率 红，+）、5（频率 黑，-）。

    SWP型振弦式渗压计观测电缆（五芯水工双护套屏蔽线）与读数仪连接；传感器芯线的红（+）、黑（-）芯

线为频率，激励电压≤5V；白（A）、绿（B）为温度，电阻3K信号输出。

选取基准值

    1）渗压计的测量值为实时测量值相对于基准值的变化量，所以基准值选取的准确与否，将直接影响到测值的准

确性。

    2）在无外荷载相同时间、稳定气温的3次相近的读数，经平均后作为基准值，渗压计安装在混凝土中应选取水

化热过后的测值作为基准值。

    3）为使基准值取的更准确，可将以上操作重复进行两次，如果两次测值基本相同(误差≤0.5％F.S)，则证明基

准值取值正确。  

    4）基准值选定后应做好记录，作为计算的基准值。根据渗压计的使用情况和厂家要求，确定自检周期。一般

情况下，渗压计的检测周期1到2年。渗压计的测量值出现偏差时，可用以上方法重新校准基准值。

    注：通过多年的实践经验，水库修建和水闸建设期间，埋设的渗压计其基准值，可以在首次蓄水时，进行正次

校核。早上8点至9点时间段作为库水位值读取时间。

计算方法

    1）当外界温度恒定，渗压计仅受到渗透(孔隙)水压力时，其压力值 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：P—渗压计的测量值，单位为 KPa； 

              k—渗压计的测量灵敏度，单位为 KPa/F ； 

            △F—渗压计基准值相对于实时测量值的变化量，单位为 F；

              F—渗压计的实时测量值，单位为 F； 

            F0—渗压计的基准值，单位为 F。 

    2） 当作用在渗压计上的渗透(孔隙)水压力恒定，而温度增加△T，此时渗压计有输出量△F´，这个输出量是由

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—渗压计的温度修正系数，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℃。 

     3） 当渗压计受到渗透(孔隙)水压力和温度的双重作用时，若大气压力有较大变化时，应予以修正,渗压计的

一般计算公式为：

           Pm = k×△F + b×△T + △Q = k×(F- F0) + b×(T - T0) + (Q0-Q) 

     式中：Pm—被测渗透(孔隙)水压力值，单位为 KPa； 

                Q0—大气压力测量基准值，单位为 KPa； 

                  Q—大气压力实时测量值，单位为 KPa。

    4） 渗压计水位高程计算公式为:  

     Hm = ((k×(F- F0) + b×(T-T₀ ))/9.81)+ H

      式中：H—渗压计安装高程m。 

四川葛南“大坝云”监测软件接入振弦式渗压计方法和软件设置注意事项

    （1）渗压计软件设置需要注意k值符号；

    （2）渗压计软件工程值按压力，单位为KPa/MPa；按水位单位为m或cm或mm。

    （3）软件运行及设置部分图片展示

---------   SWP型振弦式渗压计由四川葛南仪器有限公司生产

      产品生产遵循标准：

      GB/T3411.1-2009《大坝监测仪器振弦式孔水压力计》

      JT/T580-2004《水运工程 钢弦式孔隙水压力计》

      JG(交通)029-2017《钢弦式孔隙水压力计》

      GB/T 15406-2007《岩士工程仪器基本参数及通用技术条件》

      GB/T 24105-2009《岩十工程仪器基本环境试验条件及方法》

      GB/T 13606-2007《岩土工程仪器 振弦式传感器通用技术条件》

      SL530-2012《大坝安全检测仪器检验测试规程》

      DL/T 1271-2013《钢弦式监测仪器鉴定技术规程》

      GB/T21029-2007《岩土工程仪器系列型谱》        

       大坝及岩土工程安全监测技术服务：    

       由葛南水利监测人13990298835提供（设计参考/现场安装/施工及运行期）相关技术咨询服务。

配套线缆

设计图参考

安全监测仪器术语定义（振弦式传感器术语定义）

渗压计安装示意图

渗压计故障检查

    正常情况下：渗压计频率芯线（红/黑）之间正常600多欧姆，温度芯线（绿/白）之间测出阻值查表可以得出温

度；红、黑、绿、白分别对地之间正常绝缘20兆欧姆以上，红、黑分别对绿、白之间正常绝缘20兆欧姆以上。

    当渗压计测量出现故障时，可用万用表检查渗压计电缆芯线间的电阻值，正常状况红、黑芯线电阻值通常为

450～900Ω左右；绿、白芯线电阻值在温度25℃时应为3kΩ左右；红、黑线对绿、白线或对屏蔽线(裸线)间绝缘电

阻值应﹥50MΩ(测量绝缘电阻时可使用100V 直流兆欧表，万用表测量绝缘电阻应用MΩ档，其值应为无穷大∞)。

    延伸电缆故障检查及注意事项

    渗压计电缆接长用水工专用观测电缆，其电缆电阻值约为45Ω/km左右。

    1）用读数仪临时检测：可用读数仪绿白（3K温度/电阻）测量渗压计红黑频率，测量时读数仪显示温度约

60~90℃；或用读数仪只测频率红黑，暂不测温度绿白。

    2）用万用表测量(黑、红芯线)的电阻值：正常情况为450～900Ω左右，再加上电缆的电阻值。

    （A）如果电阻测值正常，可能渗压计损坏或进水；（B）如果电阻测值非常大或无穷大，电缆或接头断路；

（C）如果电阻测值非常小，电缆或接头短路。

     出现（A）、（B）、（C）三种情况，读数仪测量不出频率值。

   3）用万用表测量(白、绿芯线)的电阻值：正常情况在温度25℃时应为3kΩ左右，再加上电缆的电阻值。

  （A）如果电阻测值正常，请检查读数仪及其测量连接线；（B)如果电阻测值非常大或无穷大，电缆或接头断路；

（C）如果电阻测值非常小，电缆或接头短路。

    出现（A）、（B）、（C）三种情况，读数仪测量不出温度值。

    4）用100V 直流兆欧表或万用表测量渗压计电缆芯线(红、黑线对地线，白、绿线对地线，红、黑线对白、绿线)

的电阻值，其测值如果很小﹤5MΩ，可能电缆接头进水短路。

    出现此类情况，采用读数仪测量正常；采用自动测量单元测量频率值可能会引起测值不稳或跳跃，测量温度值将

比正常值偏低10～20℃左右。

   5）读数仪测值不稳

（A）将屏蔽线并接到读数仪测量线的黑线夹子上；

（B）可能电缆接头处进水，将其剪掉，重新连接；

（C）确定渗压计的频率范围，正确选择激励类型；

（D）确定渗压计的温度电阻基值，正确选择电阻基值；

（E）检查附近是否有干扰源，如电动机、发电机、天线或交流动力电缆，远离上述干扰源。

   6）注意事项

   埋设中渗压计(已接长电缆)的进水口应朝向水压力方向，在引出电缆的沿线设止水板，防止高压水沿电缆渗透，

电缆应按设计走向埋设固定。

   渗压计就位后应及时测量渗压计的基准值，渗压计测量并计算出的水压力值是一个相对基准值的变化量，所以

基准值取的准确与否，将直接影响到测值的准确性；振弦式渗压计与硅电容压力式水位计工作原理不同。

   渗压计埋设完成后，在无水压力变化及混凝土水化热结束的情况下，可进行基准值的测试，测试基准值应在无压

和恒温的状态下，如早晨测值比较稳定。

   记录渗压计不同日三次以上的测值(频率和温度)，如果多次测值基本相同(误差≤0.5%F.S)，此测值可作为基准值。

渗压计埋设完成后，应根据渗压计编号和设计编号作好记录并存档（填考证表）。