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應(yīng)力相關(guān)非飽和土直剪儀

型號(hào):

用途:Geo-Experts 的應(yīng)力相關(guān)非飽和土直剪儀,可以用來測(cè)量0kPa 到1.5MPa吸力范圍內(nèi),四個(gè)重要的機(jī)械和水力特性。四個(gè)特性分別是剪切強(qiáng)度,土水特征曲線,固結(jié)和體變。在給定應(yīng)力狀態(tài)下,SDSWCC定義了吸力和飽和度之間的關(guān)系。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范:

相關(guān)產(chǎn)品


非飽和土直剪儀應(yīng)用:

Geo-Experts 的應(yīng)力相關(guān)非飽和土直剪儀,可以用來測(cè)量0kPa 到1.5MPa吸力范圍內(nèi),四個(gè)重要的機(jī)械和水力特性。四個(gè)特性分別是剪切強(qiáng)度,土水特征曲線,固結(jié)和體變。在給定應(yīng)力狀態(tài)下,SDSWCC定義了吸力和飽和度之間的關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)中,Geo-Experts 可以獨(dú)立加載豎向凈法向應(yīng)力(例如,K0固結(jié))和土壤吸力。土壤吸力使用軸平移技術(shù)施加,可以更換5 bar或者15 bar高進(jìn)氣值陶土板。通過控制不同的應(yīng)力路徑和大范圍內(nèi)不同的吸力值,測(cè)量機(jī)械和水力特性,結(jié)果更加接近實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)條件。

當(dāng)土樣在凈應(yīng)力和/或吸力下固結(jié),任何土壤體積的變化,水分含量都可以被連續(xù)監(jiān)測(cè)。

儀器還可以在直剪儀內(nèi)進(jìn)行完成應(yīng)力相關(guān)土水特征曲線試驗(yàn),土水特征曲線完成后可以用同一個(gè)試樣以進(jìn)行吸力控制直剪試驗(yàn)之外,從而一舉兩得。

在給定的均衡凈應(yīng)力和/或吸力下,可以施加應(yīng)變速率可控的剪應(yīng)力或者剪應(yīng)變。通過位移傳感器(LVDT)還能測(cè)量剪切產(chǎn)生的剪脹或剪縮。

 


應(yīng)力相關(guān)非飽和土直剪儀特性:

(1)相關(guān)土水特征曲線(SD-SWCC),固結(jié)和土樣的體積變化;
(2)采用軸平移法控制試樣基質(zhì)吸力,配備5bar和15bar高進(jìn)氣值陶土板;
(3)使用高精度內(nèi)置睡下荷重傳感器,可以加載一維豎向應(yīng)力(例如,K0條件)和剪應(yīng)力;
(4)可以監(jiān)測(cè)土壤體積變化(例如,膨脹/收縮的;收縮/膨脹)和土樣固結(jié)、剪切過程中的水分含量。
(5)可以自動(dòng)完成犀利平衡、固結(jié)和剪切試驗(yàn)


應(yīng)力相關(guān)非飽和土直剪儀工作原理:

控制凈應(yīng)力和吸力

      Geo-Experts允許土樣在K0應(yīng)力條件下實(shí)驗(yàn),任何豎向應(yīng)力都可以在膨脹計(jì)環(huán)內(nèi)加載到土樣上。軸向力可以通過豎向氣動(dòng)加載系統(tǒng)伺服控制施加,并且采用內(nèi)置水下荷重傳感器和軸向位移傳感器進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)采集。

      另一方面,換用不同的高進(jìn)氣值陶土板,不同的技術(shù)用來加載和控制吸力以及剪切應(yīng)力:

      1.   吸力控制軸平移技術(shù) (ATT)
      這個(gè)技術(shù)要求底部安裝高進(jìn)氣值陶土板(AEV)??紫稓鈮海╱a)加載到密封腔內(nèi),穿過試樣頂部的飽和低進(jìn)氣值透水石加載到試樣上。
      孔隙水壓(uw)通過飽和高進(jìn)氣值陶土板保持為大氣壓。因而,基質(zhì)吸力(ua-uw)等于加載的氣壓。吸力從0.1kPa到高凈氣值陶土板(AEV)。
      2.  剪切應(yīng)力控制技術(shù)
      剪切應(yīng)力通過水平靜態(tài)液壓作動(dòng)器,以及數(shù)字式壓力體積控制器實(shí)現(xiàn)閉環(huán)伺服加載及控制。
      水平剪切應(yīng)力的測(cè)量采用內(nèi)置水下荷重傳感器進(jìn)行,由于采用內(nèi)置的方式不需要進(jìn)行加載桿壓力修正,也不受加載桿摩擦力的影響。水平變形采用高精度線性位移傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。


固結(jié)過程和土水特征曲線的測(cè)量

       Geo-Experts 可以被用來觀察特定凈應(yīng)力和吸力下的土樣固結(jié)過程。體積變化(例如,剪縮/剪脹),特定凈應(yīng)力和吸力下的水分含量可以持續(xù)準(zhǔn)確的被監(jiān)測(cè)。通過軸平移吸力控制技術(shù)可以準(zhǔn)確控制試樣的吸力,通過電子天平可以連續(xù)測(cè)量土體脫濕或者吸濕的含水量變化,并且可以通過電腦實(shí)現(xiàn)含水量變化的自動(dòng)測(cè)量和記錄。由于采用了蠕動(dòng)泵進(jìn)行自動(dòng)氣泡沖刷,穿越陶土板逃逸的氣泡會(huì)被從管路中消除,確保電子天平測(cè)量到的是實(shí)際含水量變化。 

       另外,當(dāng)恒定的條件到達(dá)時(shí),在給定加載的凈應(yīng)力和吸力下,等體積的含水量和飽和度可以被確定。因此,與水含量或飽和度關(guān)聯(lián)的給定凈應(yīng)力和吸力,在全吸力穩(wěn)態(tài)條件下的SDSWCC可以獲得。


剪切過程測(cè)量

        Geo-Experts能夠確定不同凈應(yīng)力和吸力下剪切過程中很多參數(shù)的變化,包括切變強(qiáng)度和任何由此引發(fā)的土樣的體積和含水量變化。緊接著凈應(yīng)力和(或)吸力平衡,在不同應(yīng)變速率下的剪應(yīng)力可以加載。任何相應(yīng)的收縮或者膨脹的反應(yīng)都可以通過豎向LVDT(位移傳感器)記錄。
       可測(cè)全吸力范圍內(nèi)的脫濕和吸濕SDSWCC (土水特征曲線),吸力通過軸平移控制技術(shù)(ATT)進(jìn)行控制。此外,測(cè)量的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和不同應(yīng)力狀態(tài)下相關(guān)的體積變化,分別如圖2(a)和(b)。



圖 1.全吸力范圍內(nèi)的脫濕和吸濕SDSWCCs (Ng et al. 2011)


圖2.剪應(yīng)力和膨脹性與剪切過程中的水平位移變化的曲線(Tse & Ng 2008)


應(yīng)力相關(guān)非飽和土直剪儀技術(shù)規(guī)范:


應(yīng)力相關(guān)非飽和土直剪儀設(shè)備結(jié)構(gòu):

一般規(guī)格

備注:以上是單聯(lián)設(shè)備組成,多聯(lián)配置以實(shí)際配置為準(zhǔn)。


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