泥浆体排水固结的实测方法

一般新建土坝和重要土工建筑物都埋设土压力盒、孔隙压力测头，通过观测总应力和孔隙压力，来了解土体内应力的异常变化。限于对已建土坝埋设土压力盒的困难，为满足实际需要，泥浆体的固结度观测只埋孔隙压力测头，以观测在多次复灌和停灌过程中，泥浆体中孔隙水压力的升高和消退过程，从而掌握各次复灌之间的间隔时间，保证泥浆体的施工质量。

3.3.1　仪器设备与埋设

主要设备为孔隙压力测头、振弦式量测仪和一定长度的电缆。孔隙压力测头由滤水砂棒和振弦组成。要根据不同坝高选用不同的量程，同时还要考虑泥浆泵的脉冲压力。假定坝高为h，泥浆比重为γ，则孔隙压力所测量程P应为

式中：ΔP为泥浆注浆管顶端的孔口泵压力（kPa）；γ′h′为孔隙压力测头至坝顶的泥浆柱压力（kPa）。

孔隙压力测头和振弦式量测仪尽量采用一个厂家同时期的产品，以免仪器不配套，造成测量误差。孔隙压力测头埋设的位置和个数，由观测的目的所决定，一般情况埋设两组，即坝体和泥浆体内各埋设一组。如图1所示，A、B两组孔隙压力测点要求埋设于河槽段最大坝高处，因为该处一般是劈裂灌浆泥浆体最厚，也是所需固结时间最长的地方。其中1点距坝顶1/3坝高，2点距坝顶1/2坝高，3点在坝底。4、5、6点与1、2、3点对应，均在同一高程。

图1　孔隙压力测头布置示意

（a）平面；（b）横断面(www.xing528.com)

3.3.2　复灌间隔时间的测定

刚灌入坝体内的泥浆，是水和土的固体颗粒相混合超饱和的悬浮液，某一深度测点的压力，完全由水的孔隙压力，即泥浆柱压力γ′h′承担。因为此时土骨架尚未形成连续的整体结构，所以有效应力为零。随着泥浆体向坝体内排水，有效应力由零逐步增大到土柱压力，孔隙压力由最大的泥浆柱压力γ′h′逐步减少，直至为零，此时泥浆体的固结度达到100%。通过对泥浆体孔隙压力消退过程的观测，可以实际掌握泥浆体在某一时段的排水固结度，从而控制复灌之间的间隔时间，保证泥浆体的固结硬化质量。压力泥浆一旦沿灌浆轴线劈开坝体，1、2、3测点的孔隙压力测头，就和泥浆体相通，一般在初灌和前几次复灌，1、2测头先反应，3测头在灌浆的后阶段才有反应。在灌浆时孔隙压力测头所反应的压力为u′=ΔP+γ′h′，刚停灌时为u′=γ′h′。

以停止灌浆6h孔隙压力测头所实测到的孔隙压力u′=γ′h′作为最大压力，以孔隙压力消退后孔隙压力测头至坝体浸润线之间的水柱压力为泥浆体完成固结的压力，以此作为泥浆体排水固结速度观测和计算的依据。在计算泥浆体孔隙压力变化时，采用下式

式中：Ut为泥浆排水固结过程中随机的固结度（%）；P″为停灌后随机的实测孔隙压力（kPa）；γh为坝体浸润线和孔隙压力测头之间的水柱压力（kPa）。

每次灌浆停灌后首先观测最大孔隙压力，然后每6h观测一次，并计算出Ut，当Ut大于80%时，所用的排水固结时间确定为复灌的间隔时间。当灌浆全部完成后，每半月观测一次，延续半年到一年，直至泥浆体完成固结，即u′=γh。

为掌握全坝段的劈裂灌浆各次复灌的间隔时间，安设孔隙压力测头的测点坝段的灌浆，必须提前一个灌浆的时段，即测点坝段所观测到的初灌到第一次复灌的间隔时间，作为全坝段的初灌和第一次复灌的间隔时间；同样测点坝段所观测到的第一次复灌到第二次复灌的间隔时间，也作为全坝段的第一次和第二次复灌的间隔时间；以此类推，直至全坝段完成终灌封孔。所有测点坝段的观测资料，必须及时进行整理，以确定每次灌浆的复灌间隔时间，从而作为确定全坝段复灌间隔时间的依据。