动三轴仪是专门用于
动三轴实验的仪器。动三轴试验属于土的动态测试内容,是室内进行土的动态特性时较普遍采用的一种方法。
动力特性试验
土体动态测试技术,直接影响着土动力特性研究和土体动力分析计算的发展,起着正确揭示土的动力特征规律和完善分析计算理论的重要作用,是土动力学发展的基础。在室内进行土的动力特性试验,主要包括两方面的内容:
(1)确定土的动强度,用以分析在大变形条件下地基和结构物的稳定性,特别是沙土的振动液化问题;
(2)确定
剪切模量和
阻尼比,用以计算在小变形条件下土体在一定范围内所引起的位移、速度、加速度或应力随时间的变化。
振动三轴试验所涉及的基础理论,包括:振动与波的基本概念,地震的有关知识,受力体的三向应力等。
早在五十年代末,中国国家水利科学院就在黄文熙教授等领导下,开始利用振动三轴仪试验方法来研究饱和地基及
边坡的抗液化稳定性;六十年代初期,振动三轴试验被正式列入水电部的《土工试验操作规程》,这大大推动了土动力特性的实验研究工作。
构成
传统的振动三轴仪一般包括
压力室、激振设备和量测设备三个系统。
振动三轴仪的压力室与静三轴仪的压力室基本相同,结构材料、密封形式也大体一样。
在量测设备方面,振动三轴仪要比静三轴仪复杂一些。振动三轴仪的量测记录,一般采用电测设备,即将动力作用下的动
孔隙水压力、动变形和动应力的变化,通过传感器转换成电量或电参数的变化,再经过放大,推动光电
示波器的振子偏转,引起光点移动,并在紫外线感光纸带上分别记录下来。
振动三轴仪的激振设备,根据产生
激振力方式的不同,可以分为电-磁激振式、
惯性力振动式和电-气激振式等类型。每种类型又分为单向激振和双向激振两种。
随着土工试验技术不断进步,像英国GDS等专业
土工试验仪器研究者逐渐研发出了新型动三轴仪,仪器的动力方式、工作原理等都发生了革命性变化,新型动三轴仪解决了传统三轴仪存在的很多问题,仪器参数性能提高,能完成更高性能的
动三轴试验。
产品参数
动三轴仪可选择的频率范围包括0.01-10Hz;
可选择的轴向荷载包括:0-60kN;
可选择的额定试样范围:38mm、50mm、70mm、100mm,最大可做到150mm;
以上指标可根据试验需要定制。
分类
动三轴仪有以下分类:
电机控制动三轴
电机控制的
动三轴试验系统是研究型
动三轴测试系统。该系统将三轴
压力室和动力驱动器合为一体,从压力室底座施加
轴向力和轴向变形。压力室由装有马达驱动的基座
螺旋传动。当没有选择径向动力驱动器时,通过平衡锤消除动态试验对恒定
围压的影响。系统由动三轴软件来控制。任一循环的数据都可以实时记录和显示出来。
技术参数:
(1) 位移量程=100mm
(2) 位移精度=35μm/50mm(即:0.07%)
(3) 位移分辨率=0.208μm
(4) 轴向力精度=<
荷重传感器量程的0.1% (即:对于10kN的荷重传感器来说,其精度为1N)
(5)
轴向力分辨率=16 bit(即:对于10KN 荷重传感器来说<0.4N,对于40KN 荷重传感器来说<1.5N)
(6) 每个周期可以控制的数据点数=10,000@1Hz,2000@5Hz
(7)最大可以存储的数据点数=1000点/周期
双向振动三轴仪
(1)可进行强震、动强度、
动态模量及
阻尼比等土体动态指标测试
(3)兼容所有静三轴测试系统的测试功能
(5)在10Hz范围内独立循环程控轴向和径向加载。可以施加正弦波、方波、三角波
基本型动三轴仪
除了动态三轴试验外,
动三轴系统也可以进行传统的三轴试验,例如不排水不
固结试验(UU),固结不排水试验(CU),
固结排水试验(CD)以及更高级的试验例如
应力路径、K0固结和
弹性模量试验等。
技术规范:
(1)最大测试频率:5Hz
(2)最小测试频率:静态,比如小于0.001Hz
(4)可以使用标准三轴
压力室(升级到动态的
密封元件和轴承)。
(5)可选的试样尺寸(取决于选择的压力室):
- Φ38×76mm (或者Φ39.1×80mm)
- Φ50×100mm
- Φ70×140mm (或者Φ61.8×123.6mm)
- Φ100×200mm (或者Φ101×202mm)
- Φ150×300mm
(6)16-比特的动态数据采集
(7)16-比特的动态驱动控制通道
(9)很小的室内占地空间
(10)不需要液源装置
用户
东南大学
国网北京电力建设研究院
华侨大学
中科院武汉岩土力学研究所
浙江大学