GDS界面剪切儀在海洋或潮汐流能源發(fā)電機地基研究中的應用

USERS:MRANDREAS ZIOGOS,DRMICHAELBROWN,GEOTECHNICALENGINEERINGRESEARCHGROUP, CIVILENGINEERING,UNIVERSITYOFDUNDEE

提出問題

Michael Brown博士和博士研究員Andreas Ziogos先生，致力于加強和擴展海洋或潮汐流能源發(fā)電機的地基的研究（Small等2014＆Ziogos等2014）。2014年）。潮流會對水下的能源發(fā)電機產(chǎn)生極大的水平力造成水平滑移能力遠超極限承受力。高潮汐資源區(qū)的海底可能是巖化的并且不含沉淀物，因此對于未砌合的巖石鋼（或巖石混凝土）接口的摩擦特性的了解很重要，對于進行有效的基礎設計至關重要。因為摩擦力是地基的水平穩(wěn)固力?；A材料的元件接口測試是必要的，并應用于廣泛范圍的材料和正常壓力水平，以允許進行界面剪切表現(xiàn)的深入研究。常規(guī)的直剪經(jīng)常用于界面試驗，但是由于設備的設計，不適合用于進行兩個剛性試樣互對著的試驗。掛碼式系統(tǒng)對于安全范圍內施加正應力的大小也有限制，一般限制到315kPa。

解決問題

為了處理上述問題，我們從GDS定制并采購了這臺界面剪切儀。設備基于標準的GDSIST但是內置扭轉合正應力加載適合特定工程需求。實驗中設備對界面施加正應力和持續(xù)的扭轉力，可以進行力和位移控制的試驗。荷載架裝配5kN-200Nm的聯(lián)合扭矩荷載的壓力室在頂部，一個步進電機在底部施加扭轉力。該設備用簡單的頂部和底部連接指定，使得樣品放置安排可以由鄧迪大學被制造成適合安裝在鉆機（樣品尺寸65×90毫米）的底部的基礎的模擬材料和適合直徑54mm的巖樣安裝在扭轉頭上。GDSIST允許施加無限的剪切變形（大位移和殘余變形）也可以施加循環(huán)荷載（在離岸應用或打樁過程中循環(huán)降低的研究）。

試驗結果

界面剪切測試儀（GDSIST）目前正在以研究作為更廣泛的研究項目的一部分，巖石鋼和巖石混凝土界面剪切行為，目的是開節(jié)約成本的基于重力基礎的海洋能源發(fā)電機的設計。

一個擴展程序用于產(chǎn)生不同基礎或海底連接處的摩擦系數(shù)的數(shù)據(jù)庫，使得基于更貼近現(xiàn)實的設計基于實驗室數(shù)據(jù)，而不是使用從文獻中找出的更加保守的摩擦系數(shù)。目前進行簡單的傾斜試驗（簡單的摩擦角確定試驗）和以前在特別改裝的直剪盒上進行簡單剪切試驗顯示了很好的相關性。

 結論和感謝

跟GDS在確定細節(jié)和設備供貨時打交道是非常愉快的經(jīng)歷，GDS公司很樂于就我們的應用要求定制。這個過程中他們總會再三確認，使得責任人能夠完全了解他們設計的產(chǎn)品的能力和設備的功能。這樣就很容易評估設備能力，了解怎樣對標配設備進行修改可以很容易的達成。該設備操作簡單，對于GDSLAB軟件的人員操作更易上手。試驗中我們發(fā)現(xiàn)設備比我們其中期望的功能更多，還能夠適用于進行原始設備需求之外的工作。因此GDS將會成為我 們未來首選試驗設備廠商

 這臺GDSIST供給鄧迪大學作為新的海洋可再生能源測試中心實驗室擴大升級的的一部分。這個項目還包括另外的設備：一個大型自動直剪系統(tǒng)，力作動器，多維循環(huán)動單剪系統(tǒng)、AOS固結系統(tǒng)和反壓剪切盒試驗系統(tǒng)。

鄧迪大學 巖土工程研究實驗室

巖土工程研究實驗室在鄧迪大學建立于1997年，自那時以來，發(fā)展迅速。除了它的本科生和研究生的教學和研究活動，該機構廣泛服務于大量巖土工程單位。實驗室配備了先進的設施，用于巖土建模和特性研究，包括7米直徑土工離心機和蘇格蘭海洋可再生能源試驗中心（SMART）。

該單位擁有一個大1g土壤測試床和物理建模設施。這些都被用來研究海洋基礎（深，淺），管道，陸地上植被固化的斜坡，地震斷層和液化。這些設施在UOD工業(yè)方面的應用由蘇格蘭企業(yè)能源試驗室（SEL設施45）認可?；谠O施的質量和影響力，REF2014認定UOD的土木工程研究蘇格蘭第一，英國第三。