NZTY-B系列差阻式界面土压力计使用说明书

NZTY-B型差阻式界面土压力计

使用说明书

南京南瑞集团公司大坝工程监测分公司

地址：南京市南瑞路8号电话：025-********

邮编：210003 传真：025-********

网址：https://www.wendangku.net/doc/aa14971984.html,电邮：dams@https://www.wendangku.net/doc/aa14971984.html,

1 概述

NZTY-B 系列差阻式界面土压力计用于监测岩土工程土体的压力，适用于长期埋设在水工建筑物或其它建筑物与土体的接触界面上，测量土体和

土石体填方工程中的总压力，总压力包括土应力和孔隙水压

力的合压力。

1.1 测量原理

土体压力通过压力盒内液体感应并传递给差阻式压力传

感器，土体总压力由差阻式压力传感器测量出来。

NZTY-B 系列差阻式界面土压力计内有电阻，可同时测量土体的温度。

NZTY-B 系列差阻式界面土压力计埋设于刚性结构物（如混凝土等）内，其感应板与结构物表面齐平，以便充分感应作用于结构物接触面的土体的压力。土体的压力通过仪器的感应板和支承板构成的压力盒内的液体感应并传递给差阻式压力传感器，引起仪器内电阻感应组件发生相对位移，从而使感应组件

上的两根电阻丝电阻值发生变化（如图），其

中一根R 1减小（增大）

，另一根R 2增大（减小），相应电阻比发生变化，通过电阻式指示

仪测量其电阻比变化而得到土体的压力变化量。界面土压力计可同时测量电阻值的变化，经换算即为土体的温度测值。

差阻式界面土压力计的电阻变化与压力和温度的关系如下：

（1） 当仪器温度不变而法向受到土压力增量为Δp 时，电阻比2

1R R Z =

将有增量ΔZ 的变化，Δp 与ΔZ 具有如下线性关系： Z f p Δ=Δ

常数f 为仪器的最小读数，单位为MPa/0.01%。

（2）当仪器两端标距不变而温度增加Δt 时，这时电阻比亦将有ΔZ ′的变化， 表现为仪器存在一个应力增量Δp ′ = f ΔZ ′，这个应力增量仅仅是温度变化造成的，而仪器并没有变形（仪器两端标距不变），因此在计算仪器应力增量时，必须加以扣除。

通过实验可知，Δp ′、ΔZ ′与Δt 具有下列线性关系：

t b Z f p Δ?′Δ=′Δ＝

常数b 称为仪器的温度修正系数，单位为MPa/°C 。

（3）埋设在混凝土建筑物和土体接触面的界面土压力计，受着变形和温度的双重作用，因此界面土压力计的一般计算公式为：

t b Z f p Δ+Δ=

式中：p — 土压应力（PMa ）；

f — 界面土压力计最小读数（Mpa/ 0.01%）

，由厂家所附卡片给出； b — 界面土压力计的温度修正系数（MPa/ oC ）

，由产厂家所附卡片给出； ΔZ — 电阻比相对于基准值的变化量，拉伸为正，压缩为负；

Δt — 温度相对于基准值的变化量，温度升高为正，降低为负，单位oC 。

（4）仪器内部的总电阻值R t =（R 1+R 2）

，与仪器温度t 具有如下关系：

白绿红黑蓝

当60oC ≥ t ≥ 0 oC 时： )(0

R R t t ′?′=α 当0 oC ＞ t ≥ -25oC 时： )(0

R R t t ′?′′=α 式中：t — 埋设点的温度（oC ）；

R t — 仪器的总电阻值（?）

R 0′ — 仪器计算零度电阻值（? ），由厂家所附卡片给出；

a ′ — 仪器零上温度系数（oC/? ）

，由厂家所附卡片给出； a ″ — 仪器零下温度系数（oC/? ）

，由厂家所附卡片给出。 1.2 仪器结构

NZTY-B 系列差阻式界面土压力计主要由压力盒、差阻式压力传感器、油腔、承压膜和屏蔽电缆等组成。压力盒由圆形的薄不锈钢感应板和厚不锈钢板支承板焊接而成，形成约1mm 的空腔。其圆板圆周加工一圆槽，使其传压均匀，减小径向应力的影响。圆腔内用高真空技术充满S-G 传压溶液。下图所示为NZTY-B 型差阻式界面土压力计的结构示意图。

图中压力传感器主要由两根专门的差动电阻钢丝与相关的安装件组成。止水密封部分由接座套筒及相应的止水密封部件组成。在油室中装有中性油，以防止电阻钢丝生锈，同时在钢丝通电发热时也起到吸收热量的作用，使测值稳定。

2 安装埋设

2.1 验收与保管

（1）仪器到达施工现场后，应开箱检查。用户开箱验收仪器时，应先检查仪器的数量（包括仪器附件）及检验合格证与装箱单是否相符。

（2）对于箱内每台仪器，先用100V 兆欧表及万用表，分别检查常温绝缘电阻及总电阻值，绝缘电阻不应低于50M ?，总电阻值与常温电阻值相比较不应有大的变化。

（3）仪器存放环境，应保持干燥通风，搬运时应小心轻放，切忌剧烈震动。

（4）如经检测有不正常读数的仪器，请返回厂家，不可在现场打开仪器检修。

2.2 仪器安装

NZTY-B 系列差阻式界面土压力计是单面受荷、竖式结构，可埋设在如下工程建筑物内，监测接触面上土体的土压力：

承受填土侧压力的建筑物中，如挡土墙、与土石坝连接的溢洪道等；

在土石坝基础，如土石坝基底或心墙的混凝土垫层上、坝基混凝土防渗墙等； 土石坝内输水管道外壁，监测管道周边的土压力；

水工建筑物淤积部分，如混凝土坝上游面水库淤积的泥沙压力。

界面土压力计通常埋设在刚性结构物内，感应板面向土体，并与结构物表面齐平。2.2.1 界面土压力计安装

1 与混凝土施工同期埋设

在混凝土建筑物浇注过程中埋设时，应在混凝土浇注到测点处，将土压力计膜面置向表面，并与其表面齐平，固定在预定位置上（如模板上），继续浇注混凝土。

在建筑物基底上埋设土压力计时，可先将土压力计埋设在预制的混凝土块内。清基完成后，在预定埋设位置将表面整平，然后将土压力计放上。

仪器电缆线埋入混凝土内，引向测站。如引出电缆穿过混凝土结构物和土体接触面时，电缆应在接触面上呈U形置放，以免土体变形拉断。

土压力计的安装示意图如图所示。

2 在混凝土施工后埋设

A 预埋盒

在结构物混凝土施工前，在测点部位安装一个为土压力计尺寸1.1倍的预埋盒，待混凝

土浇注完成后，取出预埋盒，安装土压力计，回填水泥砂浆并捣实。回填时注意保证土压力计膜面与结构物表面齐平。

仪器电缆引出接触面，在接触面上呈U形置放，然后

根据设计要求引向测站。

B 挖坑法

结构物混凝土浇注完成后，在测点处挖一个尺寸为土

压力计1.1倍的坑，安装土压力计，回填水泥砂浆并捣实。

回填时注意保证土压力计膜面与结构物表面齐平。

仪器电缆引出接触面，在接触面上呈U形置放，然后

根据设计要求引向测站。

土压力计在埋设前后均应及时检测读数，确保仪器工

作正常。

在混凝土施工后埋设土压力计的示意图如图所示。

2.2.2 电缆安装

仪器电缆布置时不得与交流电缆一同敷设，电缆走线应尽量避免受到移动设备、尖锐材料等的伤害。埋入坝体混凝土中的仪器电缆应详细记录埋设部位，使灌浆钻孔时避开缆线。

A 仪器电缆接长

NZTY-B系列差阻式界面土压力计采用专用水工五芯电缆将仪器电缆接长，接长电缆的黑、蓝两根芯线与仪器电缆的黑芯线焊接在一起，接长电缆的绿、白芯线与仪器电缆的白芯线焊接在一起，接长电缆的红芯线与一起电缆的红芯线焊接在一起（如图），电缆接头可采用热缩管密封电缆接头技术（见下一节）。

B 电缆的接长

NZTY-B系列差阻式界面土压力计采用专用水工五芯电缆按照相同颜色芯线将电缆接长，电缆接头可采用热缩管密封电缆接头技术，其步骤如下∶

先将仪器电缆头每根芯线套上?5.0mm（长度3～4cm可自定）细热缩管，然后与电缆每根芯线一一进行对联接。各联接芯线再用电烙铁焊锡焊牢，焊锡后将细热缩管复盖住焊锡头，由中间向两边反复转动，用酒精灯或加热器对热缩管进行加热。如果是二根芯线与一根芯线焊接后则用稍大一些的?6.0mm中热缩套管套上（长度3～4cm可自定），操作方法一样（见图）。

各芯线联接热缩好后，用J-20电工自粘绝缘胶带分别缠紧，长度要求复盖住每根芯线。然后用J-20电工自粘绝缘胶带总扎紧，要求缠均匀，长度以复盖住所有芯线为宜（见图）。

先在焊锡前套上?18.0mm二层大热缩管，长度分别为14～16cm、16～18cm。然后将电缆1，及电缆2再用锉刀锉一下，在电缆锉的位置处缠上1cm宽的红色密封胶一圈多，操作时先将密封胶一头稍加热一下，立即卷粘在锉好电缆1及电缆2上一圈多，再将热缩管内层管套上进行反复转动加热，由中间向两边将气泡赶出，在密封胶位置处多多转动加热，然后再进行第二次上密封胶，操作方法同上，将热缩管外层管套上进行反复转动加热。

注意∶

成三根用，约1cm宽左右。

2.2.3 注意事项

NZTY-B系列差阻式界面土压力计安装定位后应及时测量仪器初值，根据仪器编号和设计编号作好记录并保存，严格保护好仪器的引出电缆。

3 数据读取

NZTY-B系列差阻式界面土压力计可采用人工测读和自动化采集两种方式进行量测。

3.1 人工测量

人工方式量测时，可采用NDA1111型便携式电阻比指示仪进行测量。

3.1.1 仪器与电阻比指示仪的连接

NZTY-B系列差阻式界面土压力计仪器电缆为5芯水工电缆，分别与接入指示仪的连接电缆对应颜色的分线电缆用电缆夹相连（如图所示）。

3.1.2 操作

NDA1111型便携式电阻比指示仪采用点阵式液晶屏，可显示多行汉字、字母及数字，共有10个按键，可通过“▲”、“▼”及“◢”、“◣”键来选择各项。需要置入数字时，通过“▲”、“▼”键对所选数据进行加减操作。通过“确认”键对前面的操作确认有效，通过“取消”键取消前面的操作并回到上一级菜单。

A 开关

按动“开关”键，可打开或关闭指示仪的电源，打开电源后，显示“南瑞大坝工程监测公司”等字样，若干秒后，如电池电压不足，则显示“电池电压不足”，此时，应该关机充电14小时以上；如电池电压正常，指示仪进入上一次关机时的状态，此时，可进行有关操作。如果连续5分钟以上未进行操作，指示仪自动关机以节省电池。

B 时钟

按“菜单”键，指示仪进入主菜单状态。选择“时钟”项，确认后显示时钟项的下一级菜单，包括以下三项内容：

（1）时钟查询

显示包括“年、月、日、星期、时、分、秒”的日历时钟。

（2）时钟设置

可对“年、月、日、星期、时、分、秒”进行设置。

（3）背光设置

可选择“点亮背光”、“关闭背光”。点亮液晶屏背光后，可在光线黑暗的场所进行操作，此时将增加功耗。每次开机后，指示仪处于关闭背光的状态。

C 测量

按“测量”键，指示仪进入测量状态。首先选择传感器类型及其芯线方式，再选择测

量次数，确认后进行测量，若干秒后显示测量结果。通过“◢”、“◣”键可选择显示测量结果的不同内容。此时再按“确认”键将重复上一次测量过程。正在测量时请勿按键，否则可能影响测量结果的正确显示。如在连续测量状态按“取消”键3秒以上方可取消。

D 存贮

（1）存贮

在已经对某传感器进行测量并显示测量结果的状态下，按“存贮”键(如在连续测量状态请按3秒钟以上有效)，此时显示将要存贮的内容，包括传感器类型、测量结果、测量时间、存贮序号等。存贮序号可设置，如不设置则省缺为上一次序号加1；然后按“确认”键就将本次测量结果存入存贮器。

（2）回显

回显功能是查看已经存贮的内容。在主菜单下，选择“回显”项，确认后，显示将要查看的存贮序号，即回显序号，其值省缺为上一次回显序号加1，也可重新设置，然后按“确认”键就将回显序号对应的存贮内容显示出来。此时，可通过按“▲”或“▼”回显上一序号或下一序号的存贮内容。也可以按“取消”键重新设置序号进行回显。

（3）通信

通信功能是将存贮的测量数据通过通信接口传送至计算机。在主菜单下，选择“通信”项，确认后，显示“清除存贮值”及“传送存贮值”二个选项。如选择“清除存贮值”项，确认后将清除以前的存贮值；如选择“传送存贮值”项，将进行传送数据的操作，具体操作步骤如下：

1）在关闭电源时将计算机与指示仪的RS232通信口通过通信线相连接；

2）将随机软盘中的“PROD程序”文件拷贝至计算机的某目录下并执行，根据提示选择通信口（COM1或COM2）；再选择便携式读数仪“NDA1111”按“接收”后计算机进入准备接收数据的状态；

3）指示仪在选择“传送存贮值”项的状态下，按“确认”键后进入传送数据的过程，此时计算机和指示仪都显示表示正在通信的有关信息。通信结束后，指示仪显示“数据传送完毕”，计算机选择“保存”；

4）在计算机上根据提示输入保存数据的文件名后，计算机将存贮的有效数据存入此文件保存。最后按“退出”退出“PROD”程序。

E 自检

在主菜单下，选择“自检”项，确认后，对单片机系统的RAM、ROM、CPU功能、实时时钟及电池电压的故障情况进行诊断。

F 校准

指示仪在出厂前已进行精密校准，用户不必进行此项操作。

3.2 自动测量

NZTY-B系列差阻式界面土压力计安装埋设完毕，可接入“DAMS－IV型智能分布式安全监测数据采集系统”进行测量，该系统能实现自动定时监测，自动存储数据及数据处理，并能实现远距离监控和管理。具体使用方法请参阅相关资料。

4 数据处理

4.1 人工测量的计算

4.1.1 温度计算

NZTY-B 系列差阻式界面土压力计内部的总电阻值R t =（R 1+R 2），与仪器温度t 具有如下关系：

当60oC ≥ t ≥ 0 oC 时： )(0

R R t t ′?′=α 当0 oC ＞ t ≥ -25oC 时： )(0

R R t t ′?′′=α 式中：t — 埋设点的温度（oC ）

； R t — 仪器的总电阻值（?）

R 0′ — 仪器计算零度电阻值（? ），由厂家所附卡片给出；

a ′ — 仪器零上温度系数（oC/? ）

，由厂家所附卡片给出； a ″ — 仪器零下温度系数（oC/? ）

，由厂家所附卡片给出。 4.1.2 土压力计算

NZTY-B 系列差阻式界面土压力计的土压力计算公式为：

t b Z f p Δ+Δ=

式中：p — 土压应力（MPa ）；

f — 界面土压力计最小读数（MPa 0.01%）

，由厂家所附卡片给出； b — 界面土压力计的温度修正系数（MPa/ oC ）

，由产厂家所附卡片给出； △Z — 电阻比相对于基准值的变化量；

△t — 温度相对于基准值的变化量，单位oC 。

4.2 自动测量的计算

NZTY-B 系列差阻式界面土压力计接入“DAMS －IV 型智能分布式安全监测数据采集系统”后，仪器的测量、计算存储均自动完成，无须人工干预。

附件A 规格及主要技术参数 型 号

NZTY-2B NZTY-4B NZTY-8B NZTY-16B NZTY-30B 测量范围MPa

0.2 0.4 0.8 1.6 3.0 灵敏度 MPa/0.01% 0.0015 0.0030 0.0060 0.010 0.018 温度测量范围℃ -20℃ ～ +60

温度测量精度℃

±0.5 允许接长电缆m

2000 绝缘电阻M Ω

≥50 最大外径mm

Φ200 仪器高度mm

140