1、第六章滲流監(jiān)測第一節(jié)監(jiān)測內(nèi)容與布置一、內(nèi)容二、監(jiān)測布置.第二節(jié)滲流（壓）及其地下水位監(jiān)測一、測壓管及電測水位計.二、滲壓計.第三節(jié)滲流量監(jiān)測一、觀測方法及設(shè)施二、安裝埋設(shè).三、觀測與計算.133.L3.3.13.4.134.136.139139.140.141第六章滲流監(jiān)測第一節(jié)監(jiān)測內(nèi)容與布置一、內(nèi)容主要為大壩在上、下游水位差作用下產(chǎn)生的滲流場的監(jiān)測（包括滲壓、揚壓力、繞壩滲流及滲 漏量）；地下洞室滲漏及外水壓力監(jiān)測；邊坡工程、滲流及其地下水位監(jiān)測。有關(guān)飽和粘性土的孔 隙水壓力監(jiān)測見第四章。壩體、壩基滲流（壓）觀測主要是了解土石壩體和壩基滲透壓力；混凝土壩的接縫滲漏和壩基 揚壓力，通常采用滲壓

2、計和測壓管觀測。繞壩滲流觀測，通常布置在大壩的兩岸壩肩及部分山體，以及深入到兩岸山體的防滲齒墻或灌 漿帷幕前、后等關(guān)鍵部位，以掌握地下水動態(tài)，評價其防滲效果。地下水位的觀測，對評價近壩區(qū)滑坡體（岸坡）穩(wěn)定性十分重要，一般采用測壓管觀測。地下洞室圍巖的滲流狀況及其外水壓力是隧洞穩(wěn)定重要因素，一般采用滲壓計觀測。二、監(jiān)測布置（一）壩體、壩基壩基滲流滲壓監(jiān)測一般根據(jù)建筑物的類型、規(guī)模、壩基地質(zhì)條件和滲流控制的工程措施等進行 設(shè)計布置，通常縱向監(jiān)測斷面12個，1級、2級壩橫向斷面至少三個。對混凝土壩而言，縱向斷面宜布置在第一道防滲線上，每個壩段至少布設(shè)一個點。橫向斷面宜選擇在最高壩段、地形或地質(zhì)條件復(fù)

3、雜地段，并盡量與變形、應(yīng)力應(yīng)變觀測斷面相 結(jié)合。橫斷面間距一般為50m100m，如壩體較長、壩體結(jié)構(gòu)和地質(zhì)條件大體相同，則可以加大橫 斷面間距。橫斷面測點一般不少于3個。另外，在混凝土壩水平施工縫、土石壩防滲體內(nèi)及防滲墻幕后，通常根據(jù)需要，設(shè)置滲流監(jiān)測。（二）繞壩滲流繞壩滲流監(jiān)測主要設(shè)置在兩岸壩端及部分山體等部分，測點的布置主要根據(jù)地形、樞紐布置、 滲流控制及繞壩滲流區(qū)特性而定。一般在兩岸的帷幕后沿流線方向分別布置23個監(jiān)測斷面，斷面 的分布靠壩肩附近較密，每條測線布置不少于34個測點，帷幕前一般僅有少量測點布置。（三）邊坡工程邊坡工程一般在大壩安全有較大影響的滑坡體或高邊坡進行滲流監(jiān)測，應(yīng)盡

4、量應(yīng)用地質(zhì)勘察孔 做地下水位監(jiān)測孔。（四）地下洞室地下洞室主要進行隧洞內(nèi)水外滲或是外水內(nèi)滲、以及隧洞外水壓力的觀測，它的布置主要根據(jù) 水文及工程地質(zhì)情況而定，通常在隧洞圍巖的頂部、腰部及底部緊貼混凝土襯砌的圍巖中布設(shè)。對查明有滑動面者，宜沿滑動面的傾斜方向布置12個監(jiān)測斷面。監(jiān)測孔應(yīng)深入到滑動面以下 2m，若滑坡體內(nèi)有隔水巖層時，應(yīng)分層布置測壓管，同時做好層內(nèi)隔水。若地下水埋深較深，可利 用勘察平洞或?qū)ＴO(shè)平洞設(shè)置測壓管進行監(jiān)測。滲流量觀測，包括滲透水的流量及水質(zhì)觀測。水質(zhì)觀測中包括滲漏水的溫度、透明度和化學(xué)成 份分析。滲流量觀測系統(tǒng)的布置，主要根據(jù)壩型和壩基地質(zhì)條件、滲漏水的出流和匯集條件，以

5、及所采 用的測量方法等確定。對于壩體、壩基、邊坡繞滲及導(dǎo)流（含減壓排水孔、井和排水溝）的滲流量， 應(yīng)分區(qū)、分段進行測量（有條件的工程宜建截水墻或觀測廊道），對排水減壓孔（井）應(yīng)進行單孔 （井）流量、孔（井）組流量和總匯流量的觀測。所有集水和量水設(shè)施均應(yīng)避免客水干擾。當(dāng)下游有滲漏水出溢時，一般應(yīng)在下游壩址附近設(shè)導(dǎo)滲溝（可分區(qū)、分段設(shè)置），在導(dǎo)滲溝出 口或排水溝內(nèi)設(shè)置量水堰測其出溢（明流）流量。當(dāng)透水層較深，地下水低于地面時，可在壩下游河床中設(shè)置測壓管，通過觀測地下水坡降計算 出滲流量。其測壓管布置，一般在順水流方向設(shè)兩根，間距10m20m ；垂直水流方向，應(yīng)根據(jù)控制 過水?dāng)嗝婕捌錆B透系數(shù)的需要布

6、設(shè)適當(dāng)排數(shù)。滲漏水的溫度以及用于透明度觀測和化學(xué)分析水樣的采集，均應(yīng)在相對固定的出口或匯口進行。第二節(jié)滲流（壓）及其地下水位監(jiān)測一、測壓管及電測水位計（一）組成及工作原理測壓管主要由導(dǎo)管、進水管、沉淀管等三部分組成， 管材可選用金屬管或硬質(zhì)塑料管，一般內(nèi)徑不宜大于 50mm。管口有壓時安裝壓力表，用壓力表讀取水壓力，管 口無壓時用電測水位計觀測水位。壓力表要選用量程合適 的精密壓力表，使讀數(shù)在1/32/3量程范圍內(nèi)，精度不 低于0.4級。電測水位計根據(jù)水能導(dǎo)電的原理設(shè)計，當(dāng)金 屬測頭接觸水面兩電極使電路閉合，信號經(jīng)電纜傳到觸發(fā) 蜂鳴器和指示燈，此時可從電纜或標尺上直接讀出水深圖6-2電測水位計

7、（a）（b）（a）單管式測壓管；（b）多管式測壓管1水泥砂漿或水泥膨潤土漿：2有孔管頭；3細砂;4一礫石反濾料；5一聚筑乙烯管；1晉蓋圖6-1測壓管結(jié)構(gòu)示意圖（圖 6-1、圖 6-2 ）。（二）安裝埋設(shè)造孔在壩高或埋深小于10m的壤土層中埋設(shè)測壓管時，可采用人工取土器鉆孔；深度大于10m,或 在混凝土或基巖中鉆孔，應(yīng)采用鉆機造孔。在巖體比較完整、裂隙不很發(fā)育的鉆孔孔徑，一般為5070mm即可，在覆蓋層或風(fēng)化較劇烈、 裂隙發(fā)育的基巖鉆孔，為有足夠的空隙填充封孔材料，孔徑不宜小于100mm。埋設(shè)多管時，應(yīng)根據(jù) 裝管數(shù)量及直徑，自下而上逐級擴徑，原則上每增加一根測壓管，相應(yīng)直徑至少擴大一級。自上而

8、下逐級成孔，自下而上逐管埋設(shè)。無論是覆蓋層或是基巖鉆孔，嚴禁用泥漿固壁。需要防止塌孔時，可采用套管護壁，如估計難 以拔出，應(yīng)事先在鉆孔部位的套管壁上鉆好透水孔。終孔后應(yīng)測量孔斜，以便精確確定測點位置。測壓管制作要求測壓管由透水段和導(dǎo)管組成，透水段可用導(dǎo)管管材加工制成，面積開孔率約1020% （孔眼須 排列均勻、內(nèi)壁無毛刺），外部包扎足以防止顆粒進入的無紡?fù)凉た椢铮艿追忾]，不留沉淀管段。 也可采用與導(dǎo)管等直徑的多孔聚乙烯過濾管或透水石作透水段，透水段與導(dǎo)管牢固相連。導(dǎo)管長度 視管材和方便埋設(shè)而定，兩端接頭處宜用外絲扣，用外箍接頭相連。下管埋設(shè)埋設(shè)前應(yīng)對鉆孔埋深、孔底高程、孔內(nèi)水位，有無塌孔以及

9、測壓管加工質(zhì)量、各管段長度、接 頭、管帽情況等進行全面檢查，并做好記錄。對于覆蓋層鉆孔，在下管前應(yīng)先在孔底填好約10cm厚的反濾層料。下管過程中必須連接嚴密， 吊系牢固，保持管身順直。就位后應(yīng)立即測量管底高程和管水位，并在管外回填反濾料，逐層填實， 直至設(shè)計進水段的高度。從孔底至反濾料頂面的孔段長度，才是真正的測壓管進水段（可大于測壓 管管體透水段），也是該測壓管的實際監(jiān)測范圍。對反濾料的要求，既能防止細顆粒進入測壓管， 又具有足夠的透水性。一般其滲透系數(shù)宜大于周圍土體的10100倍，對粘壤土或砂壤土可用純細 砂；對砂礫石層可用細砂到粗砂的混合料，回填前需洗凈、風(fēng)干，緩慢入孔。封孔凡不需要監(jiān)測

10、滲透的孔段（即非反濾段），原則上均應(yīng)嚴密封閉，以防降水等客水干擾，尤其 在一孔埋設(shè)多個分層測點者，更需注意各測點間的隔離止水質(zhì)量。必要時需在導(dǎo)管外套橡皮圈或毛 氈圈23層，管周再填封孔料，以防水壓力串通。封孔材料，宜采用膨潤土球或高崩解性粘土球，要求在鉆孔中潮解后的滲透系數(shù)小于周圍土體 的滲透系數(shù)。土球應(yīng)由直徑519mm的不同粒徑組成，應(yīng)風(fēng)干，不宜日曬、烘烤。封孔時需逐粒投 入，必要時可摻入1020%的同質(zhì)土料，并逐層填實，切忌大批量傾倒，以防架空，管口下12m 范圍內(nèi)應(yīng)用夯實法回填粘土。封至設(shè)計高程后，項管內(nèi)注水，至水面超過泥球段頂面，使泥球崩解膨脹。在壩基巖體完整性較好、裂隙不很發(fā)育的地段

11、，通常不設(shè)埋管。靈敏度檢驗測壓管安裝、封孔完畢后，應(yīng)進行靈敏度檢驗。在覆蓋層中采用注水試驗，在壩基巖體中采用壓水試驗。在覆蓋層中試驗前先測定管中水位， 然后向管內(nèi)注水。若進水段周圍為壤土料，注水量相當(dāng)于每米測壓管容積的35倍；若為砂礫料則 為510倍。注入后不斷觀測孔內(nèi)水位，直至恢復(fù)到或接近注水前的水位。對于粘壤土，注水水位 在五晝夜內(nèi)降至原水位為靈敏度合格，對于砂壤土，一晝夜降至原水位為靈敏度合格；對于砂礫土， 12h降至原水位或注水后水位升高不到35m為合格。在壩基巖體中，通常采用壓水試驗，壓水 試驗通常以大于0.1lu為合格。當(dāng)一孔埋多根測壓管時，應(yīng)自上而下逐根檢驗，并同時觀測非注水管的

12、水位變化，以檢驗它們 之間的封孔止水是否可靠。管口保護靈敏度合格后，應(yīng)盡快安設(shè)管口保護裝置。一般可采用混凝土預(yù)制件、現(xiàn)澆混凝土或磚石砌筑， 但均要求結(jié)構(gòu)簡單、牢固，能防止雨水流入和人畜破壞，并能鎖閉、開啟方便。尺寸和形式應(yīng)根據(jù) 測壓管水位和測讀方便而定。當(dāng)采用自計或遙測裝置時，還應(yīng)滿足測量儀表的各種需求。原始資料考證在從造孔至靈敏度檢驗合格止的全過程中，應(yīng)隨時記錄和描述有關(guān)情況及數(shù)據(jù)，竣工時需提交 完整的測壓管鉆孔柱狀圖和埋設(shè)考證表，并存檔妥善保管。（三）觀測方法當(dāng)測壓管水位低于管口時，采用電測水位計量測測壓管水位。首先將水位計測頭緩慢放入管內(nèi)， 在指示器和蜂鳴器開始反應(yīng)時，測量出管口至孔內(nèi)水

13、面的距離。應(yīng)先后觀測兩次，兩次讀數(shù)之差不 應(yīng)大于1cm。當(dāng)測壓管水位高于管口時，采用壓力表測量管內(nèi)水壓。原則上應(yīng)首先排掉管內(nèi)積存氣體，待壓 力穩(wěn)定后才能讀數(shù)。壓力值應(yīng)讀到壓力表的最小估算單位，每年應(yīng)對壓力表進行一次校驗。無論是測壓管內(nèi)水位高于或低于管口，均可采用滲壓計進行測讀，其方法可見下節(jié)滲壓計監(jiān)測 方法。二、滲壓計滲壓計用于監(jiān)測巖土工程和其他混凝土建筑物的滲透水壓力，適用于長期埋設(shè)在水工建筑物或 其它建筑物內(nèi)部及其基礎(chǔ)，測量結(jié)構(gòu)物內(nèi)部及基礎(chǔ)的滲透水壓力，也可用于水庫水位或邊坡地下水 位的測量。滲壓計根據(jù)傳感器不同，可以分為鋼弦式、差阻式和壓阻式等，目前國內(nèi)常用的為鋼弦式滲壓 計和差阻式滲壓

14、計。（一）組成及工作原理鋼弦式滲壓計由透水石、承壓膜、壓力傳感器、線圈、殼體和傳輸電纜等部分組成（圖6-3 ）。當(dāng)水壓力經(jīng)透水石傳遞至儀器內(nèi)腔作用到承壓膜，承壓膜連帶傳感元件一同變形，即可把液體壓力 轉(zhuǎn)化為等同的電信號測量出來。通過預(yù)先率定儀器參數(shù)即可計算出滲透壓力。1-透水石;2-鋼弦；3-不銹鋼體;4-引出電纜;5-膜片;6-激勵及接收線圈;7-內(nèi)密封圖6-3鋼弦式滲壓計結(jié)構(gòu)示意圖差阻式滲壓計是滲透水壓力自進水口經(jīng)透水石作用于感應(yīng)彈性膜片上，引起感應(yīng)膜片位移，從 而使其敏感組件上的兩根電阻絲電阻值發(fā)生變化，其中一根R1減小（增大），另一根R2增大（減 小），相應(yīng)電阻比發(fā)生變化，通過電阻比指

15、示儀測量其電阻比變化而得到滲透壓力的變化量。滲壓 計可同時測量電阻值的變化，經(jīng)換算即為測點處的溫度測值（圖6-4）。接座套筒外殼感應(yīng)板電阻敏 感部件透水石圖6-4差阻式滲壓計結(jié)構(gòu)示意圖（二）安裝埋設(shè)滲壓計在埋設(shè)前必須進行室內(nèi)檢驗率定，合格后方可使用。按設(shè)計要求接長電纜（或儀器出 廠前按設(shè)計要求長度定制電纜），做好電纜接頭的密封處理，并作絕緣度檢驗，電纜接長后須用測 讀儀進行測量，并作記錄。安裝前需將滲壓計在水中浸泡24h以上，使其達到飽和狀態(tài)，再將測頭放進裝有干凈的飽和 細砂袋，防止水泥漿或粘土細顆粒進入滲壓計內(nèi)部，堵塞進水。在土石壩壩基表面埋設(shè)，可采用坑式埋設(shè)法。在壩內(nèi)埋設(shè)時，當(dāng)壩面填筑高度

16、超出測點埋設(shè) 高程的0.3m時，在測點挖坑，坑深約0.4m，采用砂包裹體的方法，將滲壓計在坑內(nèi)就地埋設(shè)。砂 包裹體由中粗砂組成，并以水飽和。然后采用薄層輔料，專門壓實的方法，按設(shè)計回填原開挖料。 埋設(shè)后的滲壓計，儀器以上的填方安全覆蓋厚度不小于1m。在混凝土澆筑面及基巖面埋設(shè)，可采用淺孔埋設(shè)方法。在埋設(shè)部位預(yù)留（混凝土）或鉆孔，孔徑視滲壓計而定，孔深30100cm （圖6-5 ）。圖6-5基巖面與混凝土界面滲壓計埋設(shè)在壩基深孔內(nèi)埋設(shè)滲壓計時，鉆孔直徑一般為110mm左右，鉆孔完成后先將粒徑約為10mm 的礫石導(dǎo)入孔內(nèi)，厚約40cm，然后將裝有儀器的砂包吊入孔底。如孔太深可用鋼絲吊住砂包，并把

17、電纜綁在鋼絲上吊裝，以防止儀器電纜自重太大而受到損壞，再在上面填入40cm厚細砂，然后填 20cm厚粒徑為1020mm的礫石，再在余孔段灌入水泥膨潤土漿或預(yù)縮砂漿。如果一孔內(nèi)埋設(shè)多個 滲壓計，則需分段密封。滲壓計埋設(shè)完成后，按設(shè)計要求走向敷設(shè)電纜。為防止沿電纜走向滲水，電纜應(yīng)盡可能分散 敷設(shè)，必要時設(shè)立止水環(huán)。在過接縫時，宜套管（鋼或塑料）保護。在變形較大地段，宜彎曲敷設(shè)， 使電纜留有變形余地，以防止變形過大而拉斷。（三）觀測方法鋼弦式滲壓計水壓力P計算公式：Pt = KX（R0-Rt）+ CX（Tt-T0）式中：P t時刻測量的滲壓力（MPa）；K 一儀器系數(shù)（MPa/digitl）；Rt

18、t時刻儀器讀數(shù)（digitl）；R0初始儀器讀數(shù)（digitl）；C 一溫度系數(shù)（MPa/C）；Tt t時刻溫度讀數(shù)（C）；T0一初始溫度讀數(shù)（C）。差阻式滲壓計水壓力P計算公式：P = f Z - bkt式中：P 一滲透水壓力（MPa），受壓為負值；f 一滲壓計最小讀數(shù)（10-6/0.01%）；b 一滲壓計的溫度修正系數(shù)（MPa / C）；Z 一電阻比相對于基準值的變化量，儀器壓力升高， Z為負；t 溫度相對于基準值的變化量，溫度升高為正，降低為負，單位C。另外，對于滲壓計而言，由于在裝有感應(yīng)部件的密封室內(nèi)除了灌充中性油用于保護鋼絲外，還 保留少量空氣，當(dāng)溫度升高后，空氣和油都會膨脹，引起承

19、壓板向外變形，其變形方向剛好與滲水 壓力作用相反，使實測水壓力減小，故計算滲水壓力時，其溫度補償系數(shù)應(yīng)取負號，這是與其它差 阻式儀器不同之處。滲壓計反映的水壓力應(yīng)為負值，如果出現(xiàn)正值，則有可能是測值不正常或溫度 補償系數(shù)b的取值不合理造成的。第三節(jié)滲流量監(jiān)測一、觀測方法及設(shè)施滲流量觀測根據(jù)滲流量的大小和匯集條件，選用如下幾種方法：當(dāng)流量小于1L/s時采用容積法；當(dāng)流量在1300L/s時采用量水堰法；當(dāng)流量大于300L/s或不能設(shè)量水堰時，將滲漏水引入排水溝中，采用流速法或超聲波流量 計測量，這種方法在實際工程中應(yīng)用較少。（一）容積法觀測流量時，需將滲流水引入容器內(nèi)（如量筒等），測定滲流水容積和

20、充水時間（一般為1min， 且不得少于10s），即可求得滲流量。（二）量水堰法常用的有三角堰、梯形堰和矩形堰，常用的為三角堰，各種量水堰的堰板一般采用不銹鋼板制 作，各種量水堰與堰板結(jié)構(gòu)見圖6-6。三角堰。適用于流量在1-70L/s之間，三角形堰缺口為一等腰三角形，底角為直角，堰上水 頭約為50300mm。梯形堰。適用于流量在10-300L/s之間，常用1:0.25的邊坡，底（短）邊寬度b應(yīng)小于3 倍堰口水頭H，一般在0.251.5m范圍。矩形堰。適用于流量50L/s，堰口 b應(yīng)為25倍堰上水頭H，一般在0.252.0m范圍內(nèi)。 矩形堰分為無側(cè)向收縮和有側(cè)向收縮兩種。a.直角三角形量水堰b.梯

21、形量水堰c.矩形量水堰圖6-6量水堰結(jié)構(gòu)示意圖用于觀測堰上水頭的儀器設(shè)備有：水尺、水位測針或量水堰水位計。水尺精度不低于1mm,水 位測針或量水堰水位計精度不低于0.1mm。測流速法觀測滲流量的測速溝槽應(yīng)是長度不小于15m的直線段，且斷面一致，保持一定縱坡， 不受其它水干擾。（三）流速法觀測滲流量的測速溝槽應(yīng)是長度不小于15m的直線段，且斷面一致，保持一定縱坡，不受其它 水干擾。二、安裝埋設(shè)量水堰一般設(shè)在排水溝的直線段上，堰身采用矩形斷面，堰板應(yīng)為不銹鋼材料。堰槽段的尺寸及其與堰板的相對關(guān)系應(yīng)滿足如下要求：堰槽段全長應(yīng)大于7倍堰口水頭，但不小于2m，其中堰板上游應(yīng)大于5倍堰口水頭，但不得小 于1.5m，堰槽寬度應(yīng)不小于堰口最大寬度的3倍。堰板應(yīng)為平面，局部不平處不得大于土3mm，堰口的局部不平處不得大于土 1mm。堰板頂部應(yīng)水平，兩側(cè)高差不得大于堰寬的1/500，直角三角堰的直角誤差不得大于30”。堰板和側(cè)墻應(yīng)鉛直，誤差不得大于30”。兩側(cè)墻應(yīng)平行，局部的間距誤差不得大于10mm。水尺或水位計裝置應(yīng)該在堰板上游35倍堰口水頭處。