现场试验

现场试验（精选11篇）

现场试验 篇1

0 引言

交流耐压试验是鉴定高压电气设备绝缘强度最有效和最直接的试验方法,但在试验中常遇到不正确接线造成的试验无法正常进行的情况。本文针对错误接线情况进行原理分析,为顺利进行交流耐压试验提供理论依据。

1 SF6高压断路器交流耐压试验

某变电站35kV断路器更新改造后进行交接耐压试验,电压升至30kV左右时有异常放电声响,于是退出试验电压。检查发现,机构箱端子排电流互感器二次绕组个别接线端子有放电痕迹。对其做短路接地处理后继续试验,加压到95kV,耐压1min,未见异常,试验成功。

由检查及处理情况知,断路器机构箱中电流互感器二次绕组未接地。如果电流互感器二次绕组未短路接地,或虽然短路或经低阻抗短接但未一端接地,那么在电流互感器一次绕组对二次绕组及二次绕组对地(壳)间将形成电容反比分压,使二次绕组承受较高试验电压而损坏二次绕组绝缘。电流互感器二次绕组未接地等值电路如图1所示,C1为断路器导电部分对二次绕组的电容(三相并联值),C2为二次绕组对地(金属外壳)电容(三相并联值)。进行耐压试验时,相当于在断路器对地间串入了二次绕组对地电容C2,从而使得试验电压重新按电容分压比进行分配。

对1台同型号断路器进行模拟试验。实测C1为54pF,C2为160pF(三相并联值),那么有:

式中,Us取30 kV。

试验时,使电流互感器二次绕组短路不接地,并在二次绕组引出线端子一端接静电电压表测量电压。当试验电压缓慢升至25kV时,二次绕组引出线端子处出现了放电声响,此时静电电压表测得的电压为5.5kV,但二次绕组绝缘未被击穿。

结论:在对内置有电流互感器的断路器进行交流耐压试验时,必须检查互感器的二次绕组是否短路接地,以使耐压试验顺利进行而不损坏二次绕阻绝缘。

因为试验多是在机构箱二次回路接线完毕,接上二次负载回路后进行的,负载阻抗很小,二次绕组相当于短路,且所有二次绕组一端已接地,所以预防性试验时,即使未短接二次绕组也可进行耐压试验。

2 变压器交流耐压试验

变压器的检修、定期试验需进行交流耐压试验,但在进行耐压试验时常出现试验人员对被试品等值回路不清楚或接线错误的情况,而这会损坏低压绕组绝缘。如,分别对高低压绕组进行对地(外壳)耐压试验时,未对非被试绕组进行短路接地;高压绕组对外壳耐压试验时,未对低压绕组间绝缘进行考核。这是因为电容传递效应造成低压绕组对地电位过高,超出了低压绕组的试验电压。如1台S9-10/50型10kV配电变压器,容量为50kVA,C1为1 030pF,C2为1 450pF,高压侧试验电压为30kV。变压器采用上述错误接法进行交流耐压试验时,低压绕组承受的电压按式(1)计算为12.45kV,远超2kV的低压绕组试验电压。

结论:变压器耐压试验应严格按高压对低压及外壳、低压对高压及外壳的试验方式进行接线;对于有外露铁心接地的变压器或干式变压器,应在铁心接地时进行耐压试验,否则会在铁心产生一个较高悬浮电位,损伤铁心对地绝缘。

3 35kV母线及隔离刀闸交流耐压

母线、隔离刀闸检修后或例行试验均需进行耐压试验。由于运行方式的原因,不完全停电的母线需由刀闸进行隔离,即刀闸一侧触头带电,而另一侧与所连设备一起进行耐压试验,如图2所示。

Ⅱ母运行、Ⅰ母耐压,母联刀闸两端分别承受运行电压和试验电压。若试验电压与运行电压同相,即加压位置试验电压与其对应端的运行电压同相,则隔离刀闸断口间承受的电压如图3所示,。

试验电压为A相,运行电压为B相,对B相刀闸进行耐压试验时,端口间电压如图4所示,。

由此可知,试验电压与运行电压不同相时,隔离刀闸两端承受的电压比试验电压还高,可造成放电危险,所以进行耐压试验时,试验电源与运行电压应同相位或在断口间加装绝缘隔板。

4 试验变压器低压绕组接线方式的影响

试验变压器是耐压试验的核心设备,使用不当也易造成绝缘损伤。一般情况下,试验变压器的高压绕组尾端经低压套管引出接外壳;2个低压绕组分别为励磁用低压绕组和测量绕组。试验时励磁用低压绕组加压,测量绕组接电压表,如图5所示。

2台试验变压器串级使用时应注意:

(1)第一级变压器高压绕组引出的抽头与第二级变压器励磁用低压绕组接线时极性要对应,否则会出现因2台变压器输出电压相减而导致总输出电压降低的情况。

(2)测量绕组不使用时应开路并一端接外壳。

对1台容量为5kVA,额定试验电压为50kV的试验变压器进行耐压试验,设高压绕组对测量绕组电容C1为650pF,C2为450pF,US为40kV,则由式(1)可得为23.6kV。由计算结果可知,若低压测量绕组不接外壳,则其端子上会产生远超其交流耐压值的电压,造成低压测量绕组绝缘损坏。第二级试验变压器正确接线图如图6所示。

5结束语

在现场交流耐压试验中,上述问题的出现与试验人员对试验回路原理不清楚有很大关系。交流耐压试验有破坏性,因此要重视对大容量、绝缘裕度低、较贵重的设备的交流耐压试验,要谨慎选择试验设备容量、试验电压,并采取过电压防范措施、限制波形畸变措施等。

现场试验 篇2

为了寻求适合黄土地区公路路基湿陷性评价的方法,找到符合公路工况的实际水分入渗规律,通过现场人工降雨试验,观测了湿陷性黄土路基在百年一遇降雨强度下的入渗以及饱和深度,并结合有限元数值模拟,分析了湿陷性黄土降雨入渗的`规律.结果表明:在降雨条件下湿陷性黄土路基入渗的影响深度小于2.7 m,饱和深度为20 cm.该结果可为黄土地区路基处理设计中的黄土湿陷性评价、施工提供依据.

作 者：刘海松 倪万魁 杨泓全 颜斌 LIU Hai-song NI Wan-kui YANG Hong-quan YAN Bin 作者单位：刘海松,LIU Hai-song(长安大学,地质工程与测绘学院,陕西,西安,710054;九江学院,土木工程与城建学院,江西,九江,33)

倪万魁,颜斌,NI Wan-kui,YAN Bin(长安大学,地质工程与测绘学院,陕西,西安,710054)

杨泓全,YANG Hong-quan(广西壮族自治区公路桥梁工程总公司,广西,南宁530000)

现场试验 篇3

关键词：电气试验现场；作业危险源；辨识；控制

电气试验现场作业属于高风险的专业，在现场作业过程中很容易受到安全管理、自然环境、电气设备、工作人员等因素的影响，发生各种危险。电气试验现场作业危险源辨识有助于辨识和查明危险源，从而制定相应的控制措施，做好超前预防，降低在电气试验现场作业过程中由于危险源而发生危险的概率，确保电气试验的安全进行。

1.电气试验现场作业的危险源和危险源辨识

1.1 危险源

电气试验现场作业的危险源是指在电气试验现场作业的过程中可能导致危险的一些不安全的潜在因素，即危险的来源[1]。

1.2 危险源辨识

危险源辨识是指在电气试验现场作业过程中辨识危险源的存在，并且确定危险源特性的过程，通过具体的辨识方法找出电气试验现场作业的不安全的潜在因素。

2.电气试验现场作业的安全管理内容

电气试验现场作业的安全管理涉及与电气试验所有相关的方面：

2.1试验作业过程

电气试验现场作业过程中，使用的试验材料、试验作业方法以及在作业过程中产生的有毒物质或者伤害，如在电气试验现场作业进行微水测试时，取样过程会产生各种有毒气体，严重威胁试验人员的生命安全。

2.2试验环境

电气试验现场的作业环境，例如通风、照明、振动、噪声、湿度以及温度等，这些因素的变化会导致电气设备运行故障，或者在电气试验现场作业过程中试验人员出现操作失误。

2.3被试品

在电气试验现场作业过程中，被试品是指各种电气运行设备，例如断路器、变压器等被试品，这些设备需要被特别保护，一旦发生破损或者被损毁，需要进行更换或者修复，这时会耽误送电，影响电气系统的可靠性。

2.4仪器设备

电气试验现场作业时，由于电气仪器设备发生故障而造成难以实现预定的基础功能，甚至引起各种安全事故，影响电气试验的正常进行和试验人员的人身安全。因此要严控管理仪器设备，避免发生运行故障，防止损害被试品和试验人员。

2.5工作人員

包括电气仪器的技术人员、实习生、检修人员、试验人员等都在安全管理范围内，在电气试验现场作业过程中，加强电气试验人员的安全，强化所有工作人员的安全意识和自我保护意识，确保电气试验现场作业的正常进行。

3.电气试验现场作业危险源辨识与控制措施

作业过程可以划分成若干工序，将工作作为电气试验现场作业危险源辨识的基本步骤，分为现场作业之前、现场作业中、现场作业结束三个阶段。

3.1 现场作业钱的危险源辨识与控制措施

3.1.1进入作业现场

在进入电气试验现场时，存在着很多危险源，一是安全用具不合规范或者数量不足，如果缺乏安全用具，可能会造成人身伤害，因此在电气试验现场作业之前，要仔细检查所有的安全用具，确保安全用具的质量合格，数量齐备。二是在作业过程中，没有按照相关的操作规范使用正确的安全防护用品，会威胁试验人员的人身安全，因此试验人员要严格按照电气实验现场作业的操作要求，要正确佩戴安全防护工具。三是试验作业准备不充分，在试验过程中会出现设备损坏或者造成人身伤害，所有试验人员在电气试验现场作业之前要仔细掌握所有的试验任务，做好充分准备。四是在恶劣气候条件下进行电气试验，没有有针对性的采取保护措施，这样会容易导致试验人员发生冻伤或者中暑，因此在恶劣天气进行电气试验要做好相应的防冻、防暑保护措施。

3.1.2试验人员状态

一方面，电气试验现场作业的工作人员数量不充足，在试验作业过程中容易发生设备损坏或者人生伤害，因此进行电气试验现场作业不能少于两个人[2]，必须要由经验丰富的工作人员担任电气试验负责人。另一方面，电气试验现场作业人员的业务技术、相关安全知识不过关，自身缺乏自我保护技能，在电气试验过程中很容易发生各种安全事故，因此电气试验人员必须全面掌握电气试验的相关安全技能，强化自我保护意识。

3.1.3试验仪器、设备

试验人员要全面了解电气仪器仪表的性能、结构和原理，熟练掌握电气试验的操作规范和操作技能，同时试验人员要仔细检查所有的仪器设备是否破损或者存在缺陷，保障试验设备和试验人员的安全。

3.2 电气试验现场作业过程中危险源辨识与控制措施

在电气试验现场作业过程中可以存在着试验现场布置不规范、电源线不合格、拆接电源方法错误、试验设备接地不良或者未接地、相邻设备和非被试端子未接地、试验引线过长、试验接线错误等危险源。

在电气试验现场的危险带电区域，要设置安全警示牌和安全围栏，安排专门的工作人员复杂安全监护，在作业过程严禁工作人员拆除或者移动标识牌和接地线，使用质量合格的电源线，在拆除电源时，要确保试验电源的开关正常，烙丝的规格必须合适。同时相关试验仪器和装置的金属外壳接地要可靠，规范使用接地线，在试验过程中相邻设备和非被试端子要可靠接地[3]。另外，电气试验的引线长度不能过长，试验线和地面保持足够距离，接线要牢固，用绝缘物固定和支持引线，采取防脱落措施。

3.3 电气试验现场作业后的危险源辨识与控制措施

在电气试验现场作业结束之后，一些工作人员放松警惕，没有符合被试设备的接地、没有拆除短路线、没有恢复拆除的被试验接头和引线、没有及时清理现场的遗留物，最终导致发生安全事故。因此在电气试验现场作业完成后，试验人员要及时拆除电气设备的短路线，严格落实谁拆线头，谁接回的原则，执行班长检查、作业负责人检查和拆引线人员自检，检查人员要履行签字。为了保障电气设备的正常运行，要立即恢复试验设备的接地，在断开电气设备接线桩头时，必须在拆开位置做好标记，便于及时恢复，在试验结束之后，将临时改接或者拆除的电力线路恢复好，仔细进行检查，恢复到电气试验之前的状态。同时，试验人员要仔细清点所有的试验工具和设备，做好现场清洁，在全体工作人员撤出现场后，办理试验终结手续。

4.结束语

电气试验现场作业是一项非常复杂的工作，在作业过程中危险源的辨识和控制是一项动态的长期过程，相关试验人员要强化安全责任意识，一方面加强自我保护，另一方面，确保电气试验现场作业的顺利进行。

参考文献：

[1]曹小虎，曹小龙，杨军凤，王玮.电气试验现场作业过程中危险源辨识及控制[J].安全，2013，08：34-36.

[2]孙富达.电气试验危险源辨识与控制研究[D].广西大学，2012.

电力电缆现场试验方法述评 篇4

电力电缆现场试验方法中工频耐压、直流耐压、甚低频耐压、变频谐振法及振荡波试验是最为常见的试验方法。其中, 工频试验电压由于与电缆的实际运行条件最为相符, 因此其最为有效和可靠。但是由于电力电缆的电容负荷相当大, 因此对于较长的电缆, 所需电源容量非常大, 造成工频试验源造价高, 同时设备庞大。直流电压试验易于进行且设备轻便便于携带, 是对油浸纸绝缘电缆有效的检测方法, 但是其对XLPE电缆检测的有效性和可靠性不高。为了改进上述方法的缺点, 人们相应的研究出了甚低频耐压、变频谐振试验和振荡波电压试验等方法。本文将主要介绍上述五种主要试验方法。

1 直流耐压试验

电缆使用直流耐压试验是传统的现场试验方法, 特别对油浸纸电力电缆检测十分有效。直流耐压试验设备的容量小, 质量轻、易于携带, 十分适合现场试验要求。早期由于6~35k V电力电缆广泛应用油浸纸绝缘电缆, 因此直流耐压试验应用特别广泛, 并且取得了良好的实验效果。直流耐压试验的直流高压获取过程为:试验电源经调压器来控制高压变压器的原边电压, 从而控制高压变压器的输出高电压, 高电压再经过整流稳压后便可得到试验的直流高压。

随着塑料绝缘电缆的出现及其发展, 塑料绝缘电缆逐步替代了油浸纸电力电缆。试验研究发现, 对于交联聚乙烯 (XLPE) 电力电缆往往会发生进行直流耐压试验合格而正常运行不久就发生击穿故障的问题。因此, 对于交联聚乙烯等塑料绝缘电缆, 直流电压试验不再是十分有效的试验方法。其原因主要是对于交流聚乙烯电缆, 直流耐压试验存在如下问题:

1) 直流电压下的场强分布与交流电压下场强分布不同, 直流电压下场强按电阻率分布, 而交流电压下按介电系数分布, 因此, 直流电压不能真实模拟运行下的电缆状态, 不能有效发现电缆的绝缘缺陷。

2) 直流电压下, 交联聚乙烯 (XLPE) 电缆中存在着大量的空间电荷, 改变XLPE电缆的电场分布, 特别的在绝缘缺陷部分电场畸变严重, 甚至超过交联聚乙烯电缆介质的击穿场强从导致介质局部放电, 造成电缆绝缘劣化。

3) 直流电压下, 交联聚乙烯电缆水树枝将迅速转变为电树枝形成放电, 加速绝缘老化, 因此直流试验完成后在工频交流电压作用下会形成击穿。

4) 直流耐压试验具有积累效应, 将加速电缆的劣化, 导致绝缘击穿。

由于直流耐压试验存在的缺陷, 特别是不再适用于交联聚乙烯 (XLPE) 电缆的检测的特点, 因此相关的权威机构如国际电工委员会 (IEC) 和国际大电网会议 (CIGRE) 建议采用交流耐压试验取代直流耐压试验。

2 工频耐压试验

工频耐压试验由于试验状况接近电缆的实际运行状况, 因此对电力电缆的检测具有很好的有效性和等值性。通过实验可以发现绝缘介质的缺陷, 评估电缆绝缘状态, 因此, 国内外的权威机构都大力推荐对交联聚乙烯 (XLPE) 电力电缆进行工频耐压试验。国际电工委员会 (IEC) 对电缆的工频试验测试标准进行了规定, 对于45~150k V敷设完成后的电缆需在U0工频下运行24小时或1.7U0下运行5分钟不击穿。

工频耐压试验系统一般分为调压器、升压变压器、分压器和控制台。工频耐压试验虽然可以全面发现XLPE电缆绝缘缺陷和故障隐患, 但是, 由于电缆是容性负载且电容量很大, 这样工频耐压试验需要的试验变压器容量很大。对于长度越长、电压等级越高的电缆, 需要的变压器容量越大, 设备将变得十分庞大笨重。因此, 工频试验由于其设备的移动性差, 限制了其现场应用。目前工频耐压试验主要用于高压电缆厂家的实验室内。

3 变频谐振试验

变频谐振耐压试验是通过改变回路中的电感、频率, 使试验回路处于谐振状态。这种试验方法能够满足高电压、大电流的试验要求。根据谐振方式的不同可以将其分为并联谐振法和串联谐振法。并联谐振的调谐范围广, 能够适用于不同的电容值, 因此检测的电缆长度可从几十米到几十公里, 适用于中低压电力电缆。串联谐振法电压波形畸变小且闪络击穿后对不存在误损伤电缆, 适用于高电压电力电缆。根据调节方式的不同又可将变频谐振试验设备分为调感式和调频式两种。调感式谐振频率固定在50Hz, 调频式谐振频率在30~300Hz之间。

变频谐振试验系统具有可靠性高、操作简便等优点。国际大电网会议WG21-09工作组于1997年之指出, 30~300Hz的交流耐压试压与工频耐压试验的等效性好, 作为交联聚乙烯绝缘电缆线路的现场交接试验比其他方法有效。谐振试验标准在国内再无规定, 参考欧洲、美国标准后, 相关研究人员推荐表1作为XLPE电力电缆试验标准。

4 甚低频 (0.1Hz) 交流电压试验

甚低频技术的发展具有30多年的历史。甚低频交流电压试验采用的电压频率0.1Hz, 由于容性电流随着试验电压的频率降低而降低, 因此, 甚低频试验的电源容量将为工频下的1/500, 将大大降低设备的体积, 便于设备的现场应用。甚低频交流耐压试验设备可以选择不同的试验电压波形, 基本的甚低频交流波形包含正弦波、三角波、余弦方波三种。

甚低频交流电压试验根据所选波形的不同, 可进行耐压试验、局部放电试验和介质损耗测定试验中的一种或多种试验。电缆做甚低频耐压试验时, 参照德国的标准, 对于油浸纸电缆, 电压为3U0, 要求电缆在30分钟内不击穿, 对于交联聚乙烯 (XLPE) 电缆, 电压为3U0, 要求电缆在60分钟内不击穿。介质损耗是对电缆进行的一种非破坏性试验, 通过介质损耗的大小及其变化趋势可以确定电缆的整体绝缘状态。国家电网《电力设备状态检修试验规程》电力电缆诊断性试验“橡塑绝缘电缆诊断性试验项目”中规定对于交联聚乙烯 (XLPE) 电力电缆必须进行介质损耗量测定试验, 并明确该测定试验可以在工频下进行, 也可以在0.1HZ甚低频电压下进行。IEEE400-2001国际规程介质损耗状态评价判断标准如下表2所示, 除了具体的参数比较外, 电缆的绝缘状态也可通过介质损耗随电压的变化趋势确定, 一般来说整体老化的电缆介质损耗将随电压的增加急剧增加。

甚低频 (0.1HZ) 测定介质损耗量试验属于非破坏性的预防试验, 而甚低频耐压试验属于破坏性试验。耐压试验对绝缘特性的考验是最为苛刻的, 只存在耐压通过和耐压击穿两种情况。但是耐压通过的电缆并不一定不存在绝缘缺陷, 通常对于较小的绝缘缺陷, 如接头半导电层毛刺, 耐压试验一般都通过, 但是运行不久后就出现故障, 其原因在于耐压试验使微小的绝缘缺陷劣化。

5 振荡波电压试验

电缆现场试验可进行一些非破坏性的试验, 如绝缘电阻测定、介质损耗测定试验、局部放电试验等, 其中, 局部放电试验可以评估电缆绝缘状态, 预防可能的绝缘故障, 因此局部放电测量已成为电缆绝缘状态检测的重要检测项目。

振荡波试验是近些年来逐渐兴起的一种对电缆进行局部放电测定的试验方法, 其最先由荷兰代尔夫特理工大学的E.Gulski, J.J.Smit等人首先提出并进行深入研究。振荡波电压法的基本原理是利用电缆的等值电容与电感线圈构成的LC串联谐振回路产生频率为1/阻尼振荡波, 该振荡电压在多次极性变换过程中使电缆缺陷部分产生局部放电信号, 通过耦合器测量该信号, 从而实现检测目的。振荡波测试系统的测量原理图如图1所示。

振荡波试验利用数理统计的方法获取如图2所示的局部放电分布图, 由图可以清晰判断集中局放点位置及相应的局放水平。

相关的研究及运行经验表明, 振荡波试验与工频具有很好的等效性, 并且由于振荡波测试过程时间非常短, 约为几十毫秒, 因此可视为振荡波电压对电缆无损害。振荡波试验系统不仅能发现绝缘缺陷, 同时还能准确定位绝缘缺陷的位置, 从而方便电力部门对电缆的迅速检修。目前研究人员对振荡波局部放电的研究主要集中于局部放电类型的模式识别和相关局放参数评估电缆状态两方面。

6 总结

直流耐压试验对于油浸纸电力电缆是十分有效的检测手段, 但是由于塑料绝缘电缆, 如交联聚乙烯 (XLPE) 电力电缆的, 由于其特性与油浸纸绝缘电缆不同, 直流耐压试验并不适合塑料绝缘电缆的现场试验。工频耐压试验是最接近电缆实际运行状态的检测方法, 但是由于该设备一般体积庞大, 质量较大, 移动性差, 因此现场试验实际很少使用。变频谐振试验具有高可靠性、操作简便、设备大小适中等特点, 是现场试验中最为常见的试验方法。甚低频 (0.1HZ) 交流电压试验可移动性强, 并且可以进行耐压及介质损耗测定两种不同试验, 实现综合的电缆状态评价。由于耐压试验时的有损性, 因此对电缆会产生一定的破坏性。振荡波试验是一种无损性试验, 能够有效检测电缆的绝缘状态, 特别对于交联聚乙烯 (XLPE) 电力电缆局部放电检测, 表现出了前所未有的优越性, 但是其可靠性还有待进一步的研究。

摘要：本文介绍了直流耐压法、工频电压法、变频谐振法、甚低频 (0.1H) z交流电压法及振荡波电压法五种不同的电力电缆现场试验方法。对各种现场试验方法的特点进行了分析, 直流耐压不适用于交联聚乙烯电缆、工频电压法不便于现场使用、变频谐振具有高可靠性、甚低频交流电压法可以进行多种不同试验、振荡波电压法是一种新的非破坏性试验方法。

现场试验室检测工作检查情况 篇5

为加强对我集团公司试验检测工作的管理，规范试验检测的行为，提高试验检测质量，根据集团检测中心《关于开展全省交通工程试验检测机构资质就位工作的通知》的相应要求，我站对全市范围内的交通工地临时试验室试验检测工作进行了专项检查，检查情况通报如下：

一、检查时间：2012年4月1日至4月8日

二、检查方式：采用听汇报、提问题、看操作、查资料等方法。

三、检查内容：主要是试验检测机构的管理制度、人员配备的到位情况、专职试验人员的资格持证及相应的技术职称。中心试验室对工地试验室的授权、试验检测设备的到位情况和相应的设备标定情况，试验用房的条件和布局情况、安全消防设施、标准养护室的温、湿度控制、试验检测操作熟练程度、检测频率及资料的真实、准确性等。

四、检查情况

从检查的总体情况来看，我集团在建工程工地均能建立相应的工地临时试验，相对较为规范外，其余的总体情况与质量保证体系要求还存在着一定的差距，没有完全发挥其在控制或检验工程质量上应尽的作用，部份硬件设施的配套也不够完备，还存在着很多这样和那样的问题：

1、部份小型项目试验室人员配备不足，大部份人员未经公路试验培训，持证率偏低，个别试验室仅有1个人员且多为新手，试验检测熟练程序不够，尤其缺少业务素质高，技术过硬的熟练人员。

2、试验室环境条件及仪器设备适用性差，消防安全设备未配备，在这方面小型项目相对较差，养护室均无温湿控制装置，无任何安全消配设施。

3、个别试验室管理制度不够齐全，未制定本项工程的试验检测程序的环节控制制度。

4、部分试验资料不够完整，欠规范，资料签认欠及时，未对整个项目的试验检测资料进行系统编号。工地试验室内很难找全本项目的全部试验资料。

5、部份小型项目监理试验工作不尽人意，存在对施工试验检测缺乏有效的监督管理，该检查的不检查，该进行平行复核性试验的以旁站代替，监理试验数据欠缺，现场签认不及时，较多的试验监理是“君子动口不动手”，实际对手能力差。

现场试验 篇6

内容摘要：针对黏性土地区考古现场地下水排水困难的问题，采用了构筑人工填砂导水排水沟的方法，在考古探方周边形成导水排水体系。现场模拟试验证明，该方法不仅能够排除黏性土中的地下水，而且能够隔断毛细水运动，从而有效控制地下水位，防治考古探方渗水，保障考古工作顺利进行。该方法同样可用于潮湿环境地下水浅藏地区的遗址保护和陈列馆渗水防治。

关键词：潮湿环境；黏性土；考古；地下水

中图分类号：K854.3 文献标识码：A 文章编号：1000-4106（2016）02-0095-05

Abstract： This study aims to solve the problem of underground water drainage happening in archaeological sites in cohesive soil regions. The method is to build drainage ditches artificially filled with sand so as to form a drainage system surrounding tombs under excavation. Experiments show that this method is useful for the discharge of underground water from cohesive soil and the obstruction of capillary action， which will efficiently control the underground water level and protect the tomb from water seepage， thus ensuring the proceedings of archaeological work. The same method can be used in the shallow underground water of humid environments， not only for the conservation of ancient sites， but also for preventing seepage in galleries.

Keywords： humid environment； cohesive soil； archaeology； underground water

引 言

在我国长江流域的下游地区，人口分布比较密集，大小城市星罗棋布，社会发展历史悠久，人类活动留下了众多的遗迹。这些遗迹记录着人类发展的历史过程，记录着古代人类生活生产方式，记录着当时的生产力发展水平，记录着科学技术的发展过程，也记录着自然环境的演化过程[1]。其内容博大精深，是中华文明探源工程[2-5]的重点区域。这类地区的自然环境相对优越，地势宽广平坦，以平原和缓坡丘陵为主要地貌形态，大气降雨量比较充沛，河流湖泊发育，地表水、地下水资源丰富，土壤以河湖沉积物为主，黏性土分布面积广，植被覆盖度高，物产丰富。从环境干湿度来讲属于潮湿地区或潮湿环境[6-7]。

在潮湿环境开展考古发掘，往往受到渗水和积水的干扰，严重时甚至造成水灾[8]，使考古发掘难以进行。为此人们首先想到的办法是在考古挖坑中一边排水一边发掘，但这样往往会使发掘坑变成泥坑，不仅增加了考古发掘的难度，而且对土遗址文物造成损坏，丧失许多有价值的信息。人们也试想采用在发掘探方周围打井排水的办法来降低地下水位[9]，但是，黏性土地层的弱透水性特征，使得打井排水不能奏效[10]，就是在边长5m的探方周围打上4眼水井，也不能控制地下水位，也不能阻止黏性地层中地下水在探方缓缓渗出。可见，防治考古发掘坑中的渗水是潮湿环境黏性土地区考古现场面临的一个重要问题。

为解决黏性土地区考古现场渗水困扰的难题，保障这类地区考古发掘工作顺利开展，遏制地下水对遗址，尤其是土遗址发掘的影响，为这类地区文化遗产的研究和保护消除不良环境危害，我们经过几年的调查研究，运用水文地质学理论和方法，设计了人工填砂沟导水排水方案，并经过实地现场试验，证明该方案能够有效地排除黏性土地层的地下水，降低考古现场周围的地下水位，同时能隔断黏性土中的毛细水运动，从而有效遏制或消除考古探方渗水问题。

1 试验部分

1.1 试验设计

试验场地选择在位于长江下游的浙江省科技考古与文物保护技术研究试验基地，该区为潮湿环境黏性土地层分布区，地下水位埋藏深度小于1m。在这里选择一块平地，按照1984年文化部《田野考古工作规程（试行）》通常的田野考古发掘坑的面积大小[11]，布置5m×5m的考古探方，探方四边向外扩1.0m形成7m×7m的正方形，再向外扩1m形成9m×9m的正方形。然后在最大正方形的三个内角和一边中间的内侧各布置井孔（图1a），井径0.3m，井深要求超过考古探方深度0.5m—1.0m。4眼井均按抽水井要求成孔。成井以后，待井中水位稳定后观测其静水位，确定考古现场地下水位的埋藏深度。然后选取其中1眼井为抽水井（1号井），其他3眼井为观测井，进行抽水试验和水位恢复试验。水位观测采用地下水位记录仪，记录间隔设定为10秒；如果用人工观测，时间序列设定为：10秒、20秒、30秒、1分、1分30秒、2分、3分、4分、5分……直到水位降到井底。抽水停止后的水位恢复观测时间序列与上述相同，直到水位恢复到原始水位（静止水位）。

场地原状黏性土地层抽水试验完成以后，沿9m×9m正方形边线内侧开挖宽1.0m、深度超过考古探方设计深度0.5m的沟槽，充填透水性能好的砂砾（卵）石，临近地面0.2m填上原状黏土层，与原来地面保持一样（图1b）。这样用人工充填的透水层将原先打成的4眼水井联通起来，形成闭合的填砂导水沟。填砂导水沟施工完成，待井中水位恢复到静止水位，再次进行抽水试验和水位恢复试验，抽水井、观测井的布置与观测方法与第一次试验相同。

对比分析填砂导水沟建成前后的两次抽水试验结果，验证填砂导水排水沟设置的作用，验证该方法对考古现场地下水的控制效果。

1.2 黏性土原状地层中的抽水试验

2014年6月20日试验工作人员进入模拟考古现场场地，按上述规则布置了地下水抽水试验场地及井孔位置，聘请当地打井队钻进，7月2日成孔。随后连续3天观测各井水位，待地下水位稳定后，测定了各井的地下水静止水位，确定了试验场地地下水位埋深约0.6m。随后以1号井为抽水井，其他井为观测井，于7月6日做了场地原状黏性土地层地下水抽水试验和水位恢复试验。试验类型属非稳定试验[12]，试验全过程中抽水井和各观测井水位变化监测结果如图2所示。

抽水试验以定流量Q=51.87L/min进行抽水，仅仅用了1.5min，1号井中的水被抽完，抽水井水位下降迅速，抽出水量总计77.80L，观测到的水位降深s=2.45m。抽水停止时算起的水位恢复观测时间t =800mins，水位恢复比较缓慢。2号、3号、4号观测井水位在整个试验期间变化十分微弱，水位线紧靠横坐标轴没有明显变化（图2）。

1.3 填砂排水沟建立后的抽水试验

黏性土原状地层打井抽水试验完成后，按照试验方案，聘用民工和试验技术人员一起经过15天的开挖沟槽、填筑砂砾石，建成了预先设计的填砂导水排水沟。待试验场地地下水位恢复到原始水位后，于2014年7月23—24日，进行了模拟考古场地填砂排水沟建成之后的抽水试验，仍然以1号井为抽水井，2—4号井为观测井，抽水设施和试验方法与原状土地层抽水试验基本相同。试验类型同样属于非稳定试验，试验全过程监测的抽水井和各观测井水位变化如图3所示。

填砂导水排水沟建立后的抽水试验和水位恢复试验，平均抽水流量Q=0.84m3/h ，抽水延续时间tp=4.5h，井中水位降至井底后停止抽水，抽水井观测到的水位最大降深s=2.41m。随后开始水位恢复，延续恢复时间t =29.5h，直到抽水井、观测井中水位恢复到了抽水前的静止水位，即水位埋深0.6m。

2 试验结果讨论

2.1 填砂排水沟建立前的抽水试验讨论

黏性土原状地层地下水抽水试验表明，抽水井水位降深从0—2.45m变化，时间仅仅为短暂的90s。在这短暂的时间内抽水井水位迅速下降，图2所示的水位下降曲线紧贴纵坐标轴。短暂的抽水时间从井中抽出的水量只有0.0778m3（77.8L）。这些水量主要是抽水井井管中的积水，几乎不包括周围黏性土地层的渗出水。这说明黏性土含水层虽然处于饱水状态，但透水性和给水性能很差，不可能在短时间渗出[13-14]。试验显示该黏性土地层的渗透系数k=9.4362×10-7cm/s，对应的给水度μ≤0.10。 从水位恢复情况来看，抽水停止后800mins，抽水井水位恢复离静止水位约0.2m，第二天的观测表明，抽水井水位需要24—28小时才能恢复到抽水前的静止水位。这充分说明试验场地黏性土地层中的水渗入井孔速度是十分缓慢的。

从图2还可以看出，抽水井水位下降、恢复过程中，观测井水位几乎没有下降的迹象，就是距离抽水井4.5m的观测井也不例外。仔细观察才可以发现，在整个试验进程100mins后观测井水位有很微弱的下降反映。这一重要现象说明，周围黏性土地层中的水分缓慢向抽水井补充，也说明场地黏性土渗透性能的确很差。在这种地层中直接打井排水是不可行的，不能达到排水降低水位的目的，不能控制考古现场的地下水。

2.2 填砂沟建立后的抽水试验讨论

人工填砂排水沟建立后的抽水试验表明，抽水井水位降深从0—2.45m变化，抽水时间需要4.5h，总抽水量达3.86 m3。抽水井水位变化比较缓慢，这说明填砂排水沟具有良好的渗透性能和给水性能，其中所含水量能够不间断地向抽水井渗流补充。现场渗透试验得到填砂层的渗透系数K=4.463×10-2cm/s，对应的给水度μ=0.32。从水位恢复情况来看，抽水停止1小时内抽水井水位恢复很快，停抽后的8小时内水位恢复较快，然后逐渐变慢，直到25小时后，抽水井水位和观测井水位均基本恢复到静止水位。

从图3可以看出，抽水井水位下降过程中，观测井水位变化明显，具有与抽水井水位同步变化的特征，距离抽水井越近的观测井水位下降越明显。这说明抽出的水量既包括人工填砂沟含水层中的水、抽水井和观测井井管中的积水，也包括周围黏土地层中的少量渗水。从水位恢复曲线来看，水位恢复的时间仍然长达24—30小时，这说明从黏土地层中的地下水渗入填砂排水沟的速度是十分缓慢的，而排水沟中的积水进入抽水井被排出是比较迅速的。可见，只要考古探方外围黏性土中的地下水渗入填砂排水沟，就很容易渗入抽水井被排走，就能够有效控制黏性土地区考古现场的地下水。

通过填砂排水沟建立前后的抽水试验可以看出，填砂排水沟的建立显著地改变了地下水的渗透性能和径流条件，利用人工建立砂砾石导水排水沟，可以有效控制黏性地层考古现场的地下水，只要及时抽出填砂排水沟中的地下水，就能保证考古探方没有地下水渗出，就能保证考古工作不受地下渗水的影响。这些效果已经在试验场地模拟考古发掘后续试验研究中得到了验证。

3 结 论

长江下游黏性土层分布地区属典型的潮湿环境，具有水源丰富、地下水埋藏浅的特征[15]，在这类地区进行考古发掘，往往受到地下渗水的严重影响。采取措施有效控制黏性土中地下水，排除地下水对考古现场的干扰，是一项保障考古工作顺利进行，保障遗址本体免遭破坏的关键技术问题。

黏性土含水层渗透性和给水度极差，直接打井抽水不能排走其中的水量，不能达到降低地下水位的目的，不能遏制渗水对考古发掘的严重影响。

现场试验证明，在黏性土层地下水浅埋地区考古探方周围建立人工填砂排水沟，能使渗透系数k由9.4362×10-7cm/s增加到4.463×10-2cm/s，

给水度μ由小于0.10提高到0.32，能起到疏导地下水流动和顺利排走地下水的作用，能够有效降低地下水位，防止地下水向考古探方入渗，保障考古工作不受渗水的影响。

人工填砂排水沟不仅能疏导排泄黏性土层中的地下水，而且能够阻隔黏性土层毛细水的运动。该项技术完全适宜于黏性土层地下水浅埋区考古现场渗水问题的防治，也适用于这类地区遗址陈列馆渗水的防治及地下水的控制。

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施工现场试验计划设计样例 篇7

本工程为石河子新建××工程, 位于石河子××小区, 总建筑面积4273m2, 地上一层, 无地下室, 框架结构。±0.000相当于绝对标高608.37m, 设计室外地坪为-1.8m, 檐高11.4m, 建筑物总高15.6m。

2 设计要求

2.1 基础结构

2.2 主体结构

主体结构形式为框架结构, 结构参数及相关要求。

2.3 金属构件。

钢筋采用Ⅰ、Ⅱ级钢筋, 钢筋连接按钢筋直径≥Φ16采用等强直螺纹连接, 其余采用搭接接头, 钢筋锚固搭接及构造要求, 按03G101-1标准图集执行。钢筋保护层厚度执行GB50204-2002规定, 具体如下:基础底板底部40mm, 现浇板底20mm;梁、柱30mm。

2.4 防水材料。

现浇板结构混凝土自防水及SBS高聚物改性沥青防水卷材;屋面防水采用SBS高聚物改性沥青防水卷材;卫生间防水为1.5mm聚氨酯涂料, 周边上卷250mm。

2.5 砌体材料。

砖砌体强度等级为MU10, 采用混合砂浆强度等级M5, 隔墙砌块采用混合砂浆强度等级M5, 砌块强度等级为A5.0, 密度等级为B07级。

2.6 预控计划。

2.6.1见证试验工作。该工程实行监理见证试验, 见证取样和送检是在监理人员的见证下, 由施工人员在现场取样, 送至指定的试验室进行试验。见证取样和送检次数不得少于试验总次数的30%, 试验总次数在10次以下的不得少于2次, 工程的重要部位须增加见证取样和送检次数, 送检试样在现场施工试验中随机抽取, 不得另外进行。施工过程中, 见证人按照见证取样和送检计划, 对施工现场的取样和送检进行见证, 并在试样或其包装上作出标识, 封志。标识和封志标明工程名称、取样名称、部位、日期及样品数量, 并有取样人和见证人签字, 见证人制作见证记录, 见证记录应列人施工技术档案。2.6.2混凝土部分。a.本工程所用的混凝土全部为商品混凝土。b.商品混凝土原材料试验报告单、配合比等均由搅拌站提供。c.根据划分的流水段, 以同一浇筑部位、同一强度等级、同一配合比、同一工作台班, 每100m3 (底板大体积混凝土为200m3) 混凝土为一取样单位, 不足100m3时也按一取样单位计算, 每一取样单位留置一组28d强度的标养试块, 并且根据需要留置1.2MPa、50%、75%、100%强度和备用试块。28d、1.2MPa、50%、75%、100%强度和备用试块的编号一一对应。d.抗渗试块留置、同条件试块留置 (与结构同地点同条件养护) :渗混凝土、同条件养护试块冬期施工时留置;渗试块:连续浇筑混凝土每500m3留置一组, 且不少于两组;墙柱梁侧模1.2MPa试块及施工缝处理;梁、顶板50%、75%、100%强度试块;结构实体检验用同条件养护试块其数量根据需要确定。2.6.3钢筋部分。2.6.3.1.钢筋原材:a.热轧带肋钢筋:以同一厂别、同一炉罐号、同一规格、同一交货状态, 同一进场日期的钢筋, 每60t为一批 (不足60t亦按一验收批计算) , 取一组钢筋试件做拉伸、弯曲试验, 第一次取样不合格时, 需对原批钢筋取双倍试样进行试验, 合格后方可使用。如果钢筋在加工或施工过程中发生脆断和焊接不良, 以及机械性能不正常时, 需对原批钢筋进行化学分析。根据工程使用的钢筋量, 取样次数以实际发生量, 按照规范进场时即可取样送检。b.冷轧带肋钢筋:以同一牌号、同一规格、同一生产工艺、同一交货状态的钢筋组成一批, 每批不大于60t, 每批钢筋应有出场质量合格证, 每盘或每捆均有标牌。批抽取5% (但不少于5盘或5捆) 进行外形尺寸、表面质量和重量偏差检查, 检查结果应符合现行国家标准 (GB13788-2000、GB/T2975-1998、GBT/12101-89) 的规定, 如其中有一盘或一捆不合格则应对该批钢筋逐盘或逐捆检查。对钢筋的力学性能和工艺性能应逐盘进行检验, 检查如有一项不符合规定, 则该盘钢筋不合格。2.6.3.2钢筋连接。a.直螺纹接头进人现场前由厂家提供型式检验报告。b.直螺纹接头加工成型后, 对各种规格型号的接头各抽取一组送试进行工艺检验, 待工艺检验合格后方可取样送试进行现场检验。c.直螺纹连接接头, 根据JGJ109-96规范规定, 以500个接头为一验收批, 不足500个也为一验收批。2.6.4防水部分。防水材料试验主要由防水施工单位提供详细资料。a.聚氨酯防水涂料 (用于卫生间) :以同一生产厂、同一品种、同一进场时间的甲组份, 每5t为一验收批, 不足5t也为一验收批, 乙组份按产品重量配比相应增加。每一验收批按产品的配比分别取样, 甲、乙组份样品总重为2kg。b.弹性体改性沥青防水卷材 (SBS) :按GB18242-2000执行, 进行拉力试验, 最大拉力时延伸率、不透水性、柔度和耐热度试验。2.6.5回填土部分。环刀法:每层进行检查, 取样点位于每层2/3的深度处。灌砂法:数量可较环刀法适当减少, 取样部位应为每层压实的全部深度。

2.7 试验取样方法。

苯酚丙酮废水现场中试试验研究 篇8

苯酚丙酮废水主要来源于苯酚丙酮生产过程的氧化、精馏等主要工艺装置,废水水质组成成分复杂,污染物浓度较高,主要含挥发酚、苯酚和异丙苯等苯系物,苯、小分子酮类、醛类、醇类、酯类、羧酸类等有机污染物以及硫酸盐,废水p H变化幅度较大,CODCr、苯酚等浓度很高,尤其是硫酸盐含量非常高,且硫酸盐含量和苯酚浓度变化较大。国内企业往往是将苯酚丙酮废水与其他废水混合后进行处理,曾有采用曝气 + 生物接触氧化工艺流程处理该废水的报道[2],郭怡雯等[3]采用兼氧/好氧工艺和好氧工艺对苯酚丙酮生产废水进行了小试试验研究,孟志国等[4]考察了湿式过氧化物氧化技术(WPO法) 处理此类废水的可行性。

本文采用LTBR高效生物处理技术 + 强化Fenton技术对某石化公司的苯酚丙酮废水进行了现场中试试验,取得了理想的效果。

1 试验工艺流程及分析方法

1. 1 中试试验装置工艺流程

苯酚丙酮废水在pH调节罐经初步调节pH值后自流进入LTBR特效生物膜反应器,废水中的大部分有机物在反应器内被特效微生物降解。为了维持LTBR特效生物膜反应器内的微生物生长环境,利用鼓风机持续向反应器内供氧,利用营养液计量泵定期向反应器内投加专用的营养液(BMM); 同时为了保持反应器内合适的盐含量(TDS),需要通过计量泵向反应器内补充稀释水(根据苯酚丙酮进水含盐量的变化调整); 生化处理后废水在LTBR特效生物膜反应器中直接实现泥水分离,生化出水自流进入LTFT反应器,达到指定液位后,反应器内p H自动调节系统将废水调至p H反应条件,计量泵加入定量的双氧水,人工加入Fenton催化剂和铁盐,充分搅拌下进行Fenton反应( 间歇) ,反应混合液进入静置槽搅拌分离( 底部分离出的Fenton催化剂可回收再利用),Fenton出水至贮水槽静置后达标排放。

中试试验装置工艺流程见图1。

1. 2 试验设备、仪器及试剂

试验设备、仪器及试剂见表1。

1. 3 试验设计进、出水水质与水量

本次试验所使用的苯酚丙酮废水来源于某石化企业苯 酚丙酮车 间, 试验设计 处理量为650 L / d,设计进、出水水质见表2。

1. 4 中试试验主要操作参数

试验主要操作参数见表3。

mg/L(p H 除外)

1. 5 分析方法

试验主要分析项目及分析方法见表4。

2 试验装置的启动与运行

2. 1 微生物激活阶段

本阶段从2013年6月23日至6月26日。首先在LTBR生化单元加入经稀释水稀释的苯酚丙酮废水(CODCr在3 000 mg /L左右),投入特效复合菌种和生物营养液( BMM),调节p H值至中性,进行充分闷曝。连续曝气24小时后,曝气液中的DO由7 mg /L迅速下降至1 mg /L左右; 连续曝气30小时后,DO逐步升高到6 mg /L左右。该过程说明微生物已经被激活,可以连续进水,并逐级增加进水量,同时进一步提高污泥浓度,使处理负荷维持在较高水平。

2. 2 微生物调整阶段

本阶段从6月27日至7月5日。6月27日LTBR生化单元开始连续进水,处理量在600 L / d左右,经稀释水稀释的苯酚丙酮废水CODCr浓度约4 000 mg /L,该阶段微生物增长缓慢,系统出水较为混浊,活性污泥呈现出乳白色。针对该现象从6月30日起,增加了系统的供风量,使曝气液DO维持在2 mg /L以上,并将处理量降低到400 L / d。随后的几天,曝气液和出水混浊问题得到了很好的解决,微生物的活性开始向良性方向发展。

2. 3 微生物稳定运行阶段

本阶段从7月6日至8月7日,LTBR生化单元逐渐转入正常,污泥稳定增长,活性污泥絮体明显增大,沉降性能良好,外观淡黄色污泥沉降比由5% 增加到12% 左右。出水由混浊转为清澈透明,各项水质指标有明显好转,LTBR生化单元转入正常运行。

2. 4 微生物正常运行阶段

从8月8日至8月18日进行了试验标定。其中8月8日至8月11日进行了常规标定,8月12日至8月18日进行了水量冲击标定(LTBR生化单元的废水进水量提高50% ~ 100% )。

3 结果与分析

3. 1 常规标定

8月8日至8月11日对苯酚丙酮废水现场中试试验装置进行了标定考核,苯酚丙酮废水原水为淡灰色并有少许悬浮物,LTBR生化出水和Fenton出水均无色透明,活性污泥性状良好。常规标定期间各单元进、出水水质分析数据见表5。

注: “L”表示该项目的测定结果低于其方法最低检出限,为未检出。

3. 2 水量冲击标定

为验证系统抗负荷冲击能力及受到冲击后的恢复能力,8月12日至8月18日对中试试验装置进行了水量冲击标定试验。标定期间各单元进、出水水质分析数据见表6。

1)8月12日至8月15日将LTBR生化单元的废水进水量提高50% ,即废水处理量由0. 65 t/d提高至0. 975 t/d,水量提高后生化单元运行稳定,平均COD处理效率在94% 以上,活性污泥性状良好,生化出水指标非常理想,强化Fenton单元出水指标均达到并优于设计排放指标。

2)8月15日至8月18日将LTBR生化单元的废水进水量提高100% ,即废水处理量由0. 975 t/d提高至1. 3 t/d,水量提高后生化单元处理效率短时间内出现波动,经过短时间适应调整后,生化单元迅速恢复其高效处理能力,活性污泥性状较好,后续强化Fenton单元仍然能通过调整,保证最终出水指标达到设计出水指标。

4 结 语

1) 采用“LTBR高效生物处理技术 + 强化Fenton技术”处理工艺进行苯酚丙酮废水现场中试的试验结果表明,废水中的主要污染物,如CODCr、挥发酚、石油类 等的去除 率都达到 了99% 以上,该工艺技术可行, 污染物降解能力强,处理效率高,处理效果好。

膨胀土大面积浸水现场试验 篇9

大面积浸水试验是研究原位土体中水的渗透规律、土体的变形特征等的重要手段。该方法被广泛应用于湿陷性黄土和盐渍土的研究中。杨庆义[1]通过现场浸水试验,研究了黄土的沉陷规律,给出了场地黄土湿陷类型的判断方法;李佳,高广运等[2]通过大型现场试验,得到了水在黄土边坡中的渗透机制;黄雪峰,陈正汉等[3]研究了大厚度黄土的湿陷变形特征以及大厚度黄土场地浸水试验停止注水标准;黄晓波,周立新等[4]用漫灌的方式研究了盐渍土的溶陷性。毫无疑问,大面积现场浸水试验是认识黄土、盐渍土以及膨胀土等特殊土在水作用下的变形机制的最可靠最真实的途径。

膨胀土是具有多裂隙,显著胀缩性的特殊土[5],富含膨胀性粘土矿物蒙脱石、伊利石等[6]。国内外学者从膨胀土的微观结构[7,8]、物理力学特性[9,10]、变形机理[11]、本构模型[12~14]、分类方法[15,16]、膨胀土的改良[17,18]、数值分析[19]等方面进行了大量的研究,取得了丰富的有价值的理论和经验成果。但限于现场大面积浸水试验一般费时费力且需要耗费大量的人力物力,迄今为止,关于膨胀土的原位大面积浸水试验研究鲜有文献报道。

本文依托新建云桂高速铁路工程,在典型膨胀土地段进行了膨胀土的大面积浸水试验,研究膨胀土在原位条件下浸水膨胀变形特性。

1 工程背景

新建云桂高速铁路南宁—百色段存在大量膨胀土,膨胀土区域路基长度约32km,占全线路基长度的16%。试验工点(DK200+050)地基膨胀土(Q4dl+el)为棕红、棕黄色,硬塑状。含铁锰质结核,局部富集成层,含少量泥质角砾,一般厚0~3m、2~6 m不等。天然密度ρ=1.95 g/cm3,天然含水量W=20.46%,天然孔隙比e=0.65,液限WL=38.3%,塑性指数Ip=18.39%,自由膨胀率最大值为80%,最小值为9%,统计标准值为30.67%,自由膨胀率变异系数为0.55,具有离散不均质性,局部有强膨胀性,按中—强膨胀土考虑。

2 实验方案设计

2.1 试验基本思路

本次试验目的是研究膨胀土在极端天气条件下,长期浸水时的膨胀变形规律。根据当地气象部门提供的降雨统计数据,膨胀土渗透性以及工程建设需要等因素综合考虑,确定研究土层厚度为地基表面以下1.5m。为此,在膨胀土路基工点选取大面积浸水场地,清除地表种植土约25cm,下挖出30 cm深,5.1 m×15 m的长方形试验用浅坑,平整坑底。按图纸(图1)在试验坑底开挖深度7cm,宽度10cm的浅沟;浅沟中设置竖向辅助渗水孔,直径为7~8cm,深度为1.5m,将浅沟和辅助渗水孔用粗砂填充。

2.2 试验设备

监测支架(钢梁)4个;百分表8个;百分表垫板8块(5cm×5cm钢板);湿度传感器3个(型号FDS-100;参数类型为土壤容积含水率;量程为0~100%;测量精度为±3%)。

2.3 监测系统安装

(1)在试验坑两长边侧三等分点处锚固监测支架;

(2)在支架上安装百分表,其下放置百分表垫块,百分表安装在被砂沟隔离土体的中心位置;

(3)在试验坑侧壁顶以及试验坑外3.95m(即高铁侧沟位置)处分别设竖向变形监测点。

(4)钻土壤湿度传感器埋设孔,孔深1.5m,孔径10cm,安装湿度传感器(如图2)。

2.4 注水方案

将取自当地的河水沿两侧注水砂沟缓慢地注入试验坑,水流速度不易过大,保证砂沟内的粗砂不被冲散,待试验坑内所有砂沟均已注满水后,继续注至覆盖整个试验坑底土面,这样做的目的是,防止快速注水导致坑底表面松散膨胀黏土随水流进入竖向辅助渗水孔,造成竖向渗水孔的堵塞。《膨胀土地区建筑技术规范》(GBJ112-87)给出的百色月降雨量和蒸发量之差最大值为87.8mm,试验中积水深度近似取100mm。

2.5 观测方案

在浸水初期,土体膨胀变形较快,百分表在最初的1h内观测间隔时间为10min;第2~4h间隔时间为30min;第5~12h间隔时间为1h;之后1d观测1次,直到膨胀变形稳定。

3 膨胀变形稳定标准

《膨胀土地区建筑技术规范》GBJ112-87中尚没有关于膨胀土现场大面积浸水试验的试验标准。为提出合理的现场浸水膨胀变形稳定标准,笔者针对试验场地膨胀土从以下几方面进行分析:(1)现场勘察膨胀土的风化层厚度、胀缩裂缝发育程度和竖向延伸深度。勘察结果显示该处风化层厚度小于40 cm,风化层竖直方向存在一定的胀缩裂缝,但裂缝宽度较小且延伸深度不大,试验坑场地平整、下挖总深度约55cm,基本清除了风化层,坑底土体表面仅有少量肉眼可见的微裂纹,裂纹宽度1~3 mm;(2)进行了室内常规试验,测定膨胀土的物理力学参数。膨胀土中粉粒和粘粒含量较高,约为30.1%~52.3%,渗透系数约为2.12×10-4cm/s;(3)考虑到高速铁路膨胀土地基的防排水设施是工程建设的重中之重,地基在线路开通运营后不会遇到如此不利的浸水条件。在上述基础上,提出膨胀土现场大面积浸水试验稳定标准为膨胀变形量不大于0.02mm/3d,总浸水时间不少于两周的稳定标准建议,该建议得到了建设单位和设计单位的认可,为今后完善膨胀土试验规范的有关条文提供了工程实例。

4 试坑周边变形监测

监测结果显示试验坑侧壁顶面A点和坑外3.95 m处(高铁路堑式路基侧向排水沟位置)均没有发生竖向变形。原因是在试验坑开挖时先清除了表面25cm种植土,再向下挖30cm,试验坑总深度达55cm,基本上挖除了膨胀土表层风化层,坑底膨胀土致密,坚硬,渗透系数小。试验时,坑内积水深度仅为100mm,使得水分侧向渗透深度、渗水量有限,引起侧壁底部的膨胀变形小,产生的膨胀力尚不足以克服上覆土自重的约束。此外,根据现场观察,试验过程中试验坑侧壁以及坑外均未出现膨胀变形裂缝。

郑少河等研究表明积水深度对水分的入渗影响不显著[20],但对于现场大面积浸水试验,积水深度对试验坑侧壁及其周边土体变形具有一定影响,积水深度较大,则侧壁的浸水面积增大,会增加水分向侧壁的渗透总量,从而对试验坑周边的膨胀土变形产生影响,因此,笔者认为现场大面积浸水试验的积水深度应根据当地的气象资料,针对具体的研究目标选择日、月或年最大降雨量来确定更加合理。

5 膨胀变形特征分析

5.1 膨胀量随浸水时间的发展特征

图3、图4给出了7个监测点的竖向膨胀量与时间的关系,从中可知,膨胀土的膨胀过程可划分为4个阶段,初始快速线性膨胀阶段→过渡阶段→缓慢线性膨胀阶段→稳定阶段。

(1)初始快速线性膨胀阶段。浸水的0~1h内,渗水速度较快,水面有小气泡溢出,土体急速膨胀。这是因为积水受到表面土体吸力和沿微裂纹主动入渗共同作用,表面积水迅速进入土体内部,使单位时间单位体积内产生膨胀变形的土体总量相对增大,引起竖向膨胀量迅速增加,此阶段内完成的膨胀量约占整个试验期内总膨胀量的24.8%~56.4%。

(2)过渡阶段,浸水1h~4h之间。此阶段膨胀量随浸水时间的增加而增大,但增长速度逐渐降低。此阶段内完成的膨胀量约占整个试验期内总膨胀量的17.3%~33.0%。

(2)缓慢线性膨胀阶段。浸水4h~336h之间,过渡阶段后膨胀土的膨胀变形速度再次成线性增长,但增长速率较初始阶段大幅下降。此阶段完成的膨胀量约占试验期内总膨胀量的16.5%~39.5%

(3)稳定阶段。浸水336h至试验结束,此阶段完成的膨胀变形量占总变形量的0.0%~0.06%,膨胀变形基本不再增加,趋于稳定。

5.2 膨胀速率变化特征

观测7个监测点的膨胀速率与浸水时间关系图(图5、6)可知,膨胀速率随时间的变化规律总体上呈现“短时极大→小→稳定”的规律。其中浸水的前1h为土体膨胀变形最快的时期,最大膨胀速率达13.26mm/h;此后,膨胀速率迅速降低,进入小速率膨胀阶段,第2~14d,平均膨胀速率只有0.09~0.78 mm/d;浸水14 d后,土体的膨胀速率进一步降低,膨胀速率非常小,在零刻度线附近波动。

5.3 膨胀土中水分入渗方式

从试验坑底1.5m深处体积含水率与时间关系(图7)可以看出:1.5m深处含水率与时间关系也可以分为3个阶段:(a)起始阶段。0~24h,土体含水率基本保持不变,表明水还没有渗透到监测点;(b)线性增长阶段。24h~288h,三个监测点的含水率均按线性增长,表明土体中水分的渗流速度较为稳定,土体湿度随时间的增长而逐渐增大;(c)稳定阶段。288h至试验结束,本阶段土体含水率的增长速率迅速下降,土体相对含水率变化非常小,基本趋于稳定。

湿润锋面入渗理论认为水入渗时渗透最前方为湿润锋,湿润锋处水分不再向前渗透,而是不断积累直至接近饱和即暂态饱和时,湿润锋才骤然向前推进一步,然后再次停下来聚水,如此不断循环,跳跃式前进。李佳[2]等在试验中观测到了这种跳跃式前进现象,并且湿润锋向前推移时原暂态饱和区含水率会下降,随后再次增大形成新暂态饱和区。

显然本次浸水试验中膨胀土的入渗模式不能用湿润锋面理论解释。膨胀土入渗过程可划分为三部分:(1)由于大气影响范围内的膨胀土在漫长的地质年代中反复的经历着胀缩变形过程,导致膨胀土中存在大量微裂纹,因此水分将沿着这些微裂纹迅速向前渗透,这与非饱和土的优势渗透理论是一致的。

(2)沿颗粒之间渗透,土粒之间会形成收缩膜(图8),当收缩膜的张力T<(f+Δu)R(f为渗透力,uΔ为吸力,R为收缩膜半径)时,收缩膜破坏,水分向前入渗,当T>(f+Δu)R时,水分便不再继续渗透。

(3)向膨胀土颗粒内部的渗透。为便于说明问题,取膨胀土单元的主应力状态进行分析,如图9所示,膨胀土单元遇水后产生膨胀变形,当Pi>σi+Fi(i=1,2,3,其中Pi、Fi、σi分别为i方向的膨胀应力、单元结构强度、主应力)时,单元沿i方向膨胀变形,i方向间距增大,水分子可通过该单元继续向颗粒内部移动,否则膨胀单元不再膨胀变形,水分子停止向颗粒内部的渗透。

6 结论

(1)给出了膨胀土大面积浸水试验的稳定标准建议,即膨胀变形量不大于0.02mm/3d,总浸水时间不少于两周。

(2)大面积浸水试验中膨胀土的膨胀变形过程可划分为4个阶段:初始快速线性膨胀阶段→过渡阶段→缓慢线性膨胀阶段→稳定阶段;其中初始快速膨胀段膨胀总量大且持续时间短,浸水1h内完成的膨胀量约占总膨胀量的24.8%~56.4%;过渡阶段(浸水1h~4h)完成的膨胀量约占总膨胀量的17.3%~33.0%;缓慢线性膨胀阶段,持续时间最长,完成的变形量占比为16.5%~39.5%。

(3)膨胀速率基本呈现“短时极大→小→稳定”的规律。其中浸水前1.5h是膨胀速率最大的时期,最大膨胀速率达13.26mm/h,之后膨胀速率以“突变”的方式迅速变小,进入小膨胀速率阶段,平均膨胀速率只有0.09~0.78mm/d,但从小膨胀速率到稳定膨胀速率过程的“突变”特点不明显。

(4)膨胀土不同位置膨胀变形量大小具有一定离散性,这种差异变形会引起路面在竖向上的凹凸不平;应根据具体的研究目标选用日、月或年最大降雨量作为大面积浸水试验的积水深度。

(5)膨胀土的渗透过程不能用湿润锋面理论解释。膨胀土的渗透过程可分为沿微裂纹、颗粒间隙以及向颗粒内部渗透三部分。

摘要：为研究原位膨胀土在大面积浸水条件下的变形特征,在典型膨胀土地段做了面积为5.1×15m2的浸水试验,试验历时17d。试验结果为:(1)膨胀变形过程可分为4个阶段,初始快速线性膨胀阶段、过渡阶段、缓慢线性膨胀阶段、稳定阶段;(2)膨胀速率基本呈现“短时极大→小→稳定”的规律,其中浸水0～1.5h是膨胀速率最大的时期,最大膨胀速率达13.26mm/h,之后膨胀速率迅速降低,平均膨胀速率只有0.09～0.78mm/d;(3)膨胀土的渗透模式受土体中微裂纹数量、土颗粒间收缩膜强度以及膨胀单元受力情况影响;通过分析,建议将连续3d膨胀变形量不大于0.02mm,总浸水时间不少于两周作为膨胀土现场大面积浸水的稳定标准。

锚定板现场原型试验与观测 篇10

锚定板抗拔能力随着土质、填土密度、土体含水量等因素而变化, 因此规范、参考文献等一般只能给出锚定板容许抗拔能力的基本数值 (如100～150kPa) , 虽然基本上可以保证挡土墙的安全, 但不一定是经济合理的。因此如果有条件的话, 应在施工单位配合下, 取用与工程设计相同的土质、相同的填土高度、相同尺寸的锚定板, 选择适当地点做原型拉拔试验, 以拉拔试验得到的极限抗拔力作为确定锚定板容许抗拔力的依据。

1.1 拉拔试验方法

试验时可用油压式张拉千斤顶 (如YC-60型) 与高压油泵 (如A6-400型) 在拉杆外端施加拉力, 并用自动控制油压装置控制拉力在锚定板受拉变形过程中保持稳定。千斤顶的反力作用在一对2 m跨长的钢梁上, 钢梁的支点在浆砌片石垛上, 试验中用挠度计量测拉杆端部的位移量, 挠度计的支架固定在距离浆砌片石垛较远不受拉力影响的固定桩上。

试验开始时每级荷载按预估极限抗拔力的1/10施加。加载后每隔10 min测读一次拉杆端部的变位数值, 每级加载阶段内记录值不少于3次, 如果连续3次位移量的总和不超过0.1mm (即30 min的位移量不超过0.1 mm) , 则认为已经达到稳定, 可以施加下一级荷载。接近极限抗拔力时, 每级荷载按预估极限抗拔力的1/15～1/20施加, 在拉力小于极限抗拔力的1/3～1/2时, 锚定板受力后变位数值很小, 并且迅速稳定。当拉力逐渐接近极限抗拔力时, 变位持续发展的时间延长, 并且变位量和变位速率也逐渐增大。如果变位量不断地迅速增大, 则锚定板已经丧失稳定, 此时应采用前一级拉力作为锚定板的极限稳定抗拔力。

1.2 极限抗拔力的确定

在确定极限抗拔力时, 往往需要综合使用上述三个标准。采用第一种标准时, 由于试验设备和时间所限, 有些试验不能达到极限稳定抗拔力, 这时可采用第二种标准。但当采用前两种标准所得到的变形量超过了第三种标准的极限变形值时, 则在锚定板尚未丧失稳定之前, 结构物已不能承受, 这时应以第三种标准确定极限抗拔力。

1.3 锚定板容许抗拔力

容许抗拔力是锚定板设计拉力的最大容许值, 等于锚定板的极限抗拔力除以安全系数。安全系数值应考虑影响抗拔力的各种因素的复杂程度, 以及工程结构的性质和重要程度。实测得到的极限抗拔力是锚定板所能承受的极限抗拔力, 考虑到在实际工程中填土的不均匀性、墙面变形的影响, 群锚的相互影响以及荷载的长期作用等因素, 安全系数不应小于2.5～3.0。一般情况下, 采用局部破坏抗拔力标准时安全系数取2.5, 采用极限变形抗拔力标准时, 安全系数取3.0。

2 锚定板挡土墙观测

2.1 拉杆拉力观测

拉杆的作用是将墙面土压力传递给埋在填土中的锚定板, 因此, 对拉杆拉力进行监测, 就可以测知土压力的大小及其变化, 从而可监测拉杆的安全度。采用钢筋应力计焊接在拉杆的中段, 焊接后进行防锈包扎, 并将从钢筋拉力计上引出的电缆用镀锌铁皮软管保护, 通过填土接入规定的接线箱。接线箱可埋在墙脚或墙顶便于观测处, 以便于长期进行观测工作, 据此可计算拉杆拉力值。

2.2 肋柱位移观测

肋柱在施工和使用过程中的位移包括肋柱的下沉 (竖向变形) 和侧向位移。

2.2.1 肋柱下沉观测

一般在全部肋柱吊装就位后, 即在肋柱上编号, 在填土前即用水准仪测量柱顶标高及基顶标高, 对所有测点均应标记并记录原始数据, 注明测量日期及填土高度, 以后在每层填土完成后, 即测量一次, 直至完工。如有条件, 完工以后, 仍应定期进行测量, 直至达到稳定不再下沉为止。

2.2.2 肋柱侧向位移观测

肋柱的侧向位移观测, 是在每一根肋柱上预埋位移标记, 一般是设在肋柱的顶部和底部 (或上、中、下部) 。肋柱吊装前, 预先设置3个以上位移控制桩。应严格保护控制桩的位置不发生变化。当肋柱就位, 墙后尚未填土时, 用经纬仪测量肋柱上位移标记的初读数。当墙背填土后, 用经纬仪对肋柱上位移标记进行定期测量。新读数与初读数之差即为该测点的位移值, 如此即可得到施工过程中的肋柱侧向位移量。

2.3 填土沉降观测

当填土压实质量不能保证时, 会造成填土的不均匀沉降, 使得拉杆弯曲产生次应力。因此, 除按施工程序严格控制压实质量外, 还应在填土过程中和使用期间, 定期进行填土沉降观测。填土沉降观测常采用沉降杯。

沉降杯是按连通器的原理设计的, 它的组成部件有容水杯、罩盖、注水管、排水管、通气管、水杯底座。进出水管为透明塑料管, 埋入填料中的部分, 应套有镀锌铁皮软管, 以免被填土压扁堵塞水管的过水能力。沉降杯一般安放埋设在拉杆中部及锚定板上, 安装结束后, 用水准仪测量其水杯杯口的标高作为初始读数, 填土发生沉降之后, 沉降杯随之下沉。测量方法是从进水管向容水杯内注水, 当容水杯内水面超过杯口时, 多余的水由杯口溢出, 然后经过排水管排出, 此时注水, 注水管内的水位即恒定在一个标高上, 此标高可标定在固定的标志上, 并用水准仪测量高程。它与初始读数之差, 即为测点的填土沉降量。

2.4 土压观监测

土压力在肋柱上的实测方法有两种:一是用土压力盒观测, 要求在挡土板背面实测位置处预留土压力盒的孔穴, 在施工中一边填土, 一边埋设土压力盒进行量测;二是用传感器观测, 在挡土板与肋柱接触处, 一般在挡土板四个角分别安装传感器, 实测土压力值。一般来说, 用传感器实测值比较可靠。

参考文献

[1]刘天亮.锚定板支挡结构立柱弯矩和拉杆拉力计算[J].铁道建筑, 1982, (8) .

现场试验 篇11

关键词：土工格栅,高速公路,传感器,侧位移,稳定性

1 试验工程概况

选择湖南某高速公路高填方路段作为试验路,试验中在3个断面上埋设测试元件(+050,+100,+150),通过埋设观测元件,采集数据进行土压力分布、筋材受力与变形性能对比测试。观测元件的埋设点布置如图1所示。

图1表明:1)试验段高10.5 m,边坡坡比为1∶0.75,分17层铺设土工格栅,层间距为0.6 m。2)分6层测试土工格栅筋带受力,共需30×3个应力计;分2层测试加筋路堤中土压力,共需12×3个土压力盒。

2 测试元件埋设方法

1)土压力盒位置。

为了准确确定土压力盒的位置,应在埋设断面设立标志杆,通过标志杆精确定位。定位的原则是以线路中心线向路边计算。若定位不准确,将影响测试的土压力值。在垂直断面上,土压力盒分3层埋设,在同一水平面上按等距分布,布置数量、相应标高及水平埋设位置见图1。

2)土压力盒埋设方法。

a.对使用的动态应变仪进行检测,即使用等强度梁(或标准应变发生器)对动态应变仪第一个通道进行静态应变标定,准确得出动态应变仪的放大系数(增益)。b.对土压力盒进行标定,将使用等强度梁测到的动态应变仪的放大系数与厂家提供的土压力盒的标定系数进行比拟,得出相应的灵敏度。c.若不对土压力盒进行标定,则必须对土压力盒的电阻平衡进行检测。d.土压力盒埋设前,对引线进行检查。准备金属蛇皮管和细砂。金属蛇皮管用于保护引线。工具需要万用表、大小螺丝刀各1个、小铁铲、水平尺。

3)土压力盒的埋设步骤。

a.当填土标高达到土压力盒埋设位置且已经压实到设计要求时,确定土压力盒的埋设位置。b.将埋设土压力盒位置附近的填土整平。c.在埋设位置掏一个与土压力盒直径相同的小洞,洞的深度与土压力盒相同。d.埋设引线。在埋设引线前套好塑料管,埋设引线时,引线应松弛,以保证当路基沉降时,有一定的预留量以防引线拉断。e.在土压力盒顶填一些细砂,细砂的高度在2 cm左右,并轻轻压实。f.埋设土压力盒后,用万用表检查引线和检测初读数。

4)土工格栅传感器安装注意事项和步骤。

a.传感器在安装前1天必须进行检验,并读取初始状态下的初读数。b.传感器在取出运到施工现场前,先进行检查,读取非受力状态下的读数。c.土工格室和土工格栅的应力计传感器在安装时必须按设计图编号放置到规定位置后,并读取非受力状态下的读数。d.安装传感器,用乳化沥青进行防锈防潮处理,具体操作方法是,用粘了乳化沥青的纤维布在连接处进行包裹,最后用适当大小的两竹片(或其他片状物品)将应力计夹起来,并用小勺将小量乳化沥青填满孔隙,读取此时的读数。e.用砂性土在应力计周围进行填筑并适当压实,读取此时的读数。f.读取这一层填土填完之后的读数。

3 试验结果分析

图2和图3分别为土工格栅加筋路堤底部和加筋路堤中部土压力分布测试对比曲线。从图中可以看出,水平方向,以加筋路堤中线(即测试点水平坐标7.5 m处)为轴线,土压力沿水平方向向路堤边缘减小,即同一高度位置处,中部土压力大于两侧土压力;从两图的比较中还可以看出,加筋路段中间高度位置处同一层土压力的变化梯度小于加筋路段底部同一层土压力的变化梯度,这表明加筋路堤中上层土工格栅卸除了底层路堤的部分压力,使坡脚处压力不至于过分集中而有利于路堤的稳定。

图4,图5和图6为加筋路堤加筋材料中所埋设的受力观测元件的实测曲线。不难看出加筋路堤填筑体中部,加筋材料受力明显增大(格栅加筋体中的第3、第4受力测试层),加筋材料其受力分析也表明:受土压力分布与筋材布置影响,加筋材料在路基中部的受力较路基边缘大。

通过对加筋路堤土压力与筋材拉力的分析表明,由于加筋体的作用,使得路堤底部边缘的应力不至于过分集中,将各层路基边缘的应力向中部分散,有利于整体路堤的稳定。

4 结语

1)陡坡路基用土工格栅加筋对路堤的变形稳定性的有利作用是很明显的。长度合适的加筋能有效限制侧位移,提高路堤的稳定性。2)路堤中铺设的土工格栅所受的拉力从下往上逐渐减小,最大拉力出现在堤底第2层上。随着填土的逐渐增加(或所承受的荷载逐渐增加),每层土工格栅拉力的最大峰值向位于路堤里面的部分(末端处),即路堤土体承受拉力的范围逐渐扩大,土工格栅也逐渐发挥作用。

参考文献

[1]保华富.聚合物土工格栅加筋碎石土试验研究[J].岩土工程学报,1999,21(2):217-221.

[2]赵川,周亦唐,余永强,等.土工格栅加筋碎石本构模型试验研究[J].武汉大学学报,2000,35(1):33-34.

[3]吴景海,王德群,王玲娟,等.土工合成材料加筋的试验研究[J].土木工程学报,2002,35(6):20-21.