蘇州拓測(cè)儀器設(shè)備有限公司機(jī)電數(shù)控高壓直剪儀的研發(fā)和使用說(shuō)明

目前用于直接剪切試驗(yàn)的應(yīng)變控制式直剪儀,其垂直壓力的施加方法基本采用的是杠桿  式砝碼加荷結(jié)構(gòu),該加荷結(jié)構(gòu)可承受的垂直壓力小。而現(xiàn)階段，隨著建筑工程和巖土工程技  術(shù)的發(fā)展，該加壓方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后現(xiàn)代化的進(jìn)程，并在技術(shù)方面也逐步開(kāi)始顯露弊端。機(jī)  電數(shù)控高壓直剪儀采用了全自動(dòng)垂直加壓裝置，可根據(jù)取土的深度不同施加相應(yīng)的固結(jié)壓力， 解決了應(yīng)變控制式直剪儀加荷結(jié)構(gòu)可承受的垂直壓力小,同時(shí)更加逼真地模擬土樣在地層中  所受荷載的實(shí)際情況。

一、前言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)地下空間的開(kāi)發(fā)與利用越來(lái)越被人們所重視，因此土木建筑與巖土工程的應(yīng)用技術(shù)和土工試驗(yàn)的各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)試要求越來(lái)越高，尤為突出的是對(duì)室內(nèi)試驗(yàn)的精度和可靠性。土的抗剪強(qiáng)度是土的重要力學(xué)性質(zhì)之一，建筑物地基和路基的承載力、地下?lián)跬翂偷叵陆Y(jié)構(gòu)、堤壩、基坑、路塹以及各類邊坡的穩(wěn)定性均由土的抗剪強(qiáng)度所控制。因此，正確測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度在工程上具有重要意義。對(duì)于目前的直接剪切試驗(yàn)來(lái)說(shuō)， 應(yīng)變控制式直剪儀的結(jié)構(gòu)和加壓方式還停留在上世紀(jì)五、六十年代的傳統(tǒng)技術(shù)，針對(duì)現(xiàn)有這種落后的現(xiàn)狀，采用全自動(dòng)垂直加壓裝置，不僅可以改變現(xiàn)有儀器設(shè)備加荷結(jié)構(gòu)可承受的垂直壓力小，還可以根據(jù)取土的深度不同施加相應(yīng)的固結(jié)壓力，為深層土樣提供不同的垂直壓力，更地模擬土層真實(shí)受壓情況，減少試驗(yàn)誤差，提高試驗(yàn)效率。

二、機(jī)電數(shù)控高壓直剪儀
機(jī)電數(shù)控高壓直剪儀與傳統(tǒng)的應(yīng)變控制式直剪儀的試驗(yàn)原理和步驟*相同，區(qū)別在于前者可以根據(jù)土樣在土層所受荷載的實(shí)際應(yīng)力，在進(jìn)行直剪試驗(yàn)時(shí)給予不同垂直壓力，尤其是深層土樣需要高強(qiáng)度的垂直壓力時(shí)，通過(guò)機(jī)電數(shù)控裝置對(duì)土樣自動(dòng)加壓、自動(dòng)減壓，并利用計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、計(jì)算成果、繪制圖表，減少試驗(yàn)誤差，提高試驗(yàn)效率，為工程設(shè)計(jì)提供更為準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
1、機(jī)電數(shù)控高壓直剪儀的組成
機(jī)電數(shù)控高壓直剪儀,主要包括: 應(yīng)變控制式直剪儀、全自動(dòng)垂直加壓裝置、直剪儀框架。如圖 7-1、圖 7-2。

圖7-1

圖7-2

2、機(jī)電數(shù)控高壓直剪儀工作原理及方法
機(jī)電數(shù)控高壓直剪儀的核心內(nèi)容為全自動(dòng)垂直加壓裝置，由下橫梁、螺紋桿、立柱、傳感器下接頭、傳感器、橫梁、蓋形螺母、鎖緊螺栓、豎向加荷控制器、控制器座、齒輪、渦輪蝸桿升降裝置、深溝球軸承組成。如圖 7-3、圖 7-4、圖 7-5。
機(jī)電數(shù)控高壓直剪儀的操作流程主要如下：全自動(dòng)垂直加壓裝置加載在直剪儀試驗(yàn)平臺(tái)上，試樣按試驗(yàn)規(guī)范要求制備好后，裝入直剪儀，根據(jù)試樣的取土深度確定需施加的垂直壓力值，并按此值在本裝置的豎向應(yīng)力加載系統(tǒng)中進(jìn)行設(shè)置，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)置對(duì)土樣施加垂直壓力，并同時(shí)將該壓力值傳送至荷重傳感器，整個(gè)加壓過(guò)程結(jié)束。試驗(yàn)完成后按上述過(guò)程進(jìn)行減壓。試驗(yàn)過(guò)程中全程自動(dòng)加壓、自動(dòng)減壓、自動(dòng)數(shù)據(jù)采集。

圖7-3

圖7-4

圖7-5

3、傳統(tǒng)應(yīng)變控制式直剪儀與機(jī)電數(shù)控高壓直剪儀的比對(duì)
傳統(tǒng)應(yīng)變控制式直剪儀采用杠桿式砝碼加荷結(jié)構(gòu)，機(jī)電數(shù)控高壓直剪儀應(yīng)用全自動(dòng)垂直加壓裝置進(jìn)行試驗(yàn)。土樣取自上海某地區(qū)同一土層的鉆孔原狀土樣，均是在保證原始狀態(tài)樣的情況下，通過(guò)天然密度來(lái)控制其試驗(yàn)土樣的一致性，采用同一試驗(yàn)方法的對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表 7-1。

表7-1

通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)比對(duì)可看出機(jī)電數(shù)控高壓直剪儀和傳統(tǒng)剪切試驗(yàn)儀器一樣，準(zhǔn)確地反映了土樣的直剪力學(xué)指標(biāo)，能有效提供試驗(yàn)成果。
4、機(jī)電數(shù)控高壓直剪儀的高壓試驗(yàn)成果
機(jī)電數(shù)控高壓直剪儀的主要技術(shù)指標(biāo)：1 固結(jié)壓力范圍：0kPa～3200 kPa，并在這個(gè)范圍內(nèi)可以任意設(shè)定固結(jié)壓力值；2 剪切應(yīng)力范圍：0kPa～3200 kPa，可以滿足各種土性的試驗(yàn)研究；3  儀器土樣面積：30cm2，高度 2～2.5cm;4  儀器剪切位移量測(cè)設(shè)備,全量程 0.2%的傳感器；5 剪切速度范圍：0.01～3mm/min，可以滿足慢剪試驗(yàn)、固結(jié)快剪試驗(yàn)、快剪試驗(yàn)等多種試驗(yàn)方法；6 儀器的數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存、傳輸以及處理均滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。
傳統(tǒng)的應(yīng)變控制式直剪儀加壓荷載大為 400kPa，不能滿足深層土樣直剪試驗(yàn)的加壓荷載要求。機(jī)電數(shù)控高壓直剪儀可以根據(jù)土樣位于土層的實(shí)際應(yīng)力與土層深度不同需求，提供不同的加壓荷載，更能真實(shí)模擬土樣在土體中的實(shí)際情況，從而得出的試驗(yàn)結(jié)果更真實(shí)、可靠，提高試驗(yàn)成果。試驗(yàn)成果如圖 7-7、圖 7-8。

圖 7-7

圖 7-8

三、蘇州拓測(cè)儀器設(shè)備有限公司機(jī)電數(shù)控高壓直剪儀特點(diǎn)

1、采用機(jī)電數(shù)控加荷系統(tǒng)，儀器設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，由計(jì)算機(jī)軟件控制加壓系統(tǒng)操作，自動(dòng)化操作流程使用方便，從而提高直剪試驗(yàn)的效率及試驗(yàn)頻次，同時(shí)提高試驗(yàn)質(zhì)量。
2、機(jī)電數(shù)控高壓直剪儀應(yīng)用全自動(dòng)雙聯(lián)垂直應(yīng)力裝置，可設(shè)定 0kPa～1600kPa 之間的任意垂直壓力值，改進(jìn)了原來(lái)砝碼只能 5kg 加一次荷載的局限性，解決了傳統(tǒng)的應(yīng)變控制

式直剪儀加壓荷載大為 400kPa 限制。更能真實(shí)模擬土樣在土體中的實(shí)際情況，從而得出的試驗(yàn)結(jié)果更真實(shí)、可靠，提高試驗(yàn)成果。
3、機(jī)電數(shù)控高壓直剪儀應(yīng)用全自動(dòng)雙聯(lián)垂直應(yīng)力裝置代替了原有的砝碼加荷系統(tǒng)，有效地避免搬動(dòng)砝碼的危險(xiǎn)性，消除了試驗(yàn)過(guò)程中的安全隱患。大大減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度，降低人工成本。
四、結(jié)論
機(jī)電數(shù)控高壓直剪儀可以根據(jù)試驗(yàn)土樣取土深度的不同對(duì)土樣施加相應(yīng)的固結(jié)壓力，得到的試驗(yàn)成果更能體現(xiàn)土樣在自然狀態(tài)的真實(shí)性，得出的試驗(yàn)成果更可靠、，更好得為工程設(shè)計(jì)提供良好的試驗(yàn)數(shù)據(jù)依據(jù)，對(duì)工程建設(shè)的安全性和經(jīng)濟(jì)性具有積極作用。
機(jī)電數(shù)控高壓直剪儀是一臺(tái)設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)電一體智能型的直接剪切試驗(yàn)儀器。它適用范圍廣，兼容性很強(qiáng)，可以適用低壓、中壓、高壓等多種壓力形式的直接剪切試驗(yàn)。尤其適用于大型堤壩、高層或超高層深層土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)。

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