蘇州拓測儀器設備有限公司機電數控高壓直剪儀的研發和使用說明

目前用于直接剪(jian)切(qie)試驗的(de)(de)(de)(de)應變控(kong)制式(shi)直剪(jian)儀,其(qi)垂(chui)(chui)直壓(ya)(ya)(ya)力的(de)(de)(de)(de)施(shi)(shi)加方法基本(ben)采(cai)用的(de)(de)(de)(de)是杠桿  式(shi)砝碼加荷結構,該(gai)加荷結構可承受(shou)的(de)(de)(de)(de)垂(chui)(chui)直壓(ya)(ya)(ya)力小。而現階段，隨著建筑(zhu)工程和(he)巖土(tu)工程技  術的(de)(de)(de)(de)發展(zhan)，該(gai)加壓(ya)(ya)(ya)方式(shi)已經(jing)遠遠落后現代化(hua)的(de)(de)(de)(de)進程，并在技術方面也逐步(bu)開(kai)始顯露弊端。機  電(dian)數控(kong)高壓(ya)(ya)(ya)直剪(jian)儀采(cai)用了(le)全(quan)自動(dong)垂(chui)(chui)直加壓(ya)(ya)(ya)裝(zhuang)置，可根據取(qu)土(tu)的(de)(de)(de)(de)深(shen)度不同(tong)施(shi)(shi)加相(xiang)應的(de)(de)(de)(de)固結壓(ya)(ya)(ya)力， 解決了(le)應變控(kong)制式(shi)直剪(jian)儀加荷結構可承受(shou)的(de)(de)(de)(de)垂(chui)(chui)直壓(ya)(ya)(ya)力小,同(tong)時更(geng)加逼真地(di)模擬土(tu)樣在地(di)層(ceng)中  所受(shou)荷載的(de)(de)(de)(de)實際情況。

一、前言

隨著國民經(jing)濟的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)斷發展，我國地(di)下空間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)開發與利用(yong)越(yue)(yue)來(lai)(lai)越(yue)(yue)被人們所重(zhong)(zhong)視，因此土(tu)(tu)木建筑(zhu)與巖土(tu)(tu)工程的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)技(ji)術和土(tu)(tu)工試(shi)驗的(de)(de)(de)(de)(de)各項(xiang)參數的(de)(de)(de)(de)(de)測試(shi)要求越(yue)(yue)來(lai)(lai)越(yue)(yue)高，尤為突出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)是對(dui)室(shi)內試(shi)驗的(de)(de)(de)(de)(de)精度和可(ke)靠性(xing)(xing)。土(tu)(tu)的(de)(de)(de)(de)(de)抗剪(jian)(jian)強度是土(tu)(tu)的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)要力(li)學性(xing)(xing)質之(zhi)一，建筑(zhu)物(wu)地(di)基(ji)和路基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)承載力(li)、地(di)下擋土(tu)(tu)墻(qiang)和地(di)下結(jie)(jie)構、堤(di)壩、基(ji)坑、路塹以及(ji)各類邊坡的(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定性(xing)(xing)均由土(tu)(tu)的(de)(de)(de)(de)(de)抗剪(jian)(jian)強度所控(kong)制。因此，正確測定土(tu)(tu)的(de)(de)(de)(de)(de)抗剪(jian)(jian)強度在(zai)工程上(shang)具有重(zhong)(zhong)要意義。對(dui)于目前的(de)(de)(de)(de)(de)直(zhi)接(jie)剪(jian)(jian)切試(shi)驗來(lai)(lai)說(shuo)， 應變控(kong)制式直(zhi)剪(jian)(jian)儀的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)構和加(jia)壓(ya)方式還(huan)停留在(zai)上(shang)世紀(ji)五、六十年(nian)代的(de)(de)(de)(de)(de)傳統技(ji)術，針對(dui)現(xian)(xian)有這種落后的(de)(de)(de)(de)(de)現(xian)(xian)狀(zhuang)，采用(yong)全(quan)自(zi)動垂(chui)(chui)直(zhi)加(jia)壓(ya)裝置(zhi)，不(bu)僅可(ke)以改(gai)變現(xian)(xian)有儀器設備(bei)加(jia)荷結(jie)(jie)構可(ke)承受(shou)的(de)(de)(de)(de)(de)垂(chui)(chui)直(zhi)壓(ya)力(li)小，還(huan)可(ke)以根據(ju)取土(tu)(tu)的(de)(de)(de)(de)(de)深(shen)度不(bu)同施(shi)加(jia)相應的(de)(de)(de)(de)(de)固結(jie)(jie)壓(ya)力(li)，為深(shen)層土(tu)(tu)樣(yang)提供不(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)垂(chui)(chui)直(zhi)壓(ya)力(li)，更(geng)地(di)模擬土(tu)(tu)層真實受(shou)壓(ya)情況，減少(shao)試(shi)驗誤差，提高試(shi)驗效率。

二、機電數控高壓直剪儀
機電數控高壓直剪儀與傳統的應變控制式直剪儀的試驗原理和步驟*相同，區別在于前者可以根據土樣在土層所受荷載的實際應力，在進行直剪試驗時給予不同垂直壓力，尤其是深層土樣需要高強度的垂直壓力時，通過機電數控裝置對土樣自動加壓、自動減壓，并利用計算機軟件自動數據采集、計算成果、繪制圖表，減少試驗誤差，提高試驗效率，為工程設計提供更為準確的試驗數據。
1、機電數控高壓直剪儀的組成
機電數控高壓直(zhi)剪儀(yi)(yi),主(zhu)要包括(kuo): 應變控制(zhi)式直(zhi)剪儀(yi)(yi)、全自動垂直(zhi)加壓裝置、直(zhi)剪儀(yi)(yi)框架。如圖(tu) 7-1、圖(tu) 7-2。

圖7-1

圖7-2

2、機電數控高壓直剪儀工作原理及方法
機電數控高壓直剪儀的核心內容為全自動垂直加壓裝置，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。
機電數控高壓(ya)(ya)直(zhi)剪儀(yi)的(de)操作流程主要如下：全自(zi)動(dong)垂直(zhi)加(jia)壓(ya)(ya)裝置加(jia)載(zai)在直(zhi)剪儀(yi)試(shi)(shi)驗(yan)平臺上(shang)，試(shi)(shi)樣按試(shi)(shi)驗(yan)規范(fan)要求制備好后(hou)，裝入直(zhi)剪儀(yi)，根據(ju)(ju)試(shi)(shi)樣的(de)取土(tu)深(shen)度確定需施(shi)加(jia)的(de)垂直(zhi)壓(ya)(ya)力(li)值，并按此值在本裝置的(de)豎向應力(li)加(jia)載(zai)系統中(zhong)進行設置，系統根據(ju)(ju)設置對(dui)土(tu)樣施(shi)加(jia)垂直(zhi)壓(ya)(ya)力(li)，并同時將該(gai)壓(ya)(ya)力(li)值傳送至荷(he)重傳感器(qi)，整個加(jia)壓(ya)(ya)過(guo)程結束。試(shi)(shi)驗(yan)完成后(hou)按上(shang)述過(guo)程進行減壓(ya)(ya)。試(shi)(shi)驗(yan)過(guo)程中(zhong)全程自(zi)動(dong)加(jia)壓(ya)(ya)、自(zi)動(dong)減壓(ya)(ya)、自(zi)動(dong)數據(ju)(ju)采集(ji)。

圖7-3

圖7-4

圖7-5

3、傳統應變控制式直剪儀與機電數控高壓直剪儀的比對
傳統應變(bian)控(kong)制式直(zhi)剪儀采(cai)用(yong)(yong)杠桿(gan)式砝碼加荷結構，機電數控(kong)高壓直(zhi)剪儀應用(yong)(yong)全自(zi)動(dong)垂直(zhi)加壓裝置進行試驗(yan)(yan)。土(tu)樣(yang)取自(zi)上(shang)海某地(di)區(qu)同一(yi)土(tu)層的(de)鉆孔原狀(zhuang)土(tu)樣(yang)，均是在保證原始(shi)狀(zhuang)態樣(yang)的(de)情況下，通過天然密度來控(kong)制其(qi)試驗(yan)(yan)土(tu)樣(yang)的(de)一(yi)致(zhi)性(xing)，采(cai)用(yong)(yong)同一(yi)試驗(yan)(yan)方法(fa)的(de)對比試驗(yan)(yan)，試驗(yan)(yan)結果如表(biao) 7-1。

表7-1

通過試驗數據比對可看出機電數控高壓直剪儀和傳統剪切試驗儀器一樣，準確地反映了土樣的直剪力學指標，能有效提供試驗成果。
4、機電數控高壓直剪儀的高壓試驗成果
機電數控高壓直剪儀的主要技術指標：1 固結壓力范圍：0kPa～3200 kPa，并在這個范圍內可以任意設定固結壓力值；2 剪切應力范圍：0kPa～3200 kPa，可以滿足各種土性的試驗研究；3  儀器土樣面積：30cm2，高度 2～2.5cm;4  儀器剪切位移量測設備,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、固結快剪試驗、快剪試驗等多種試驗方法；6 儀器的數據采集、儲存、傳輸以及處理均滿足國家標準和規范。
傳統的應變控制式直(zhi)剪儀加(jia)(jia)壓(ya)(ya)荷(he)載(zai)大為 400kPa，不(bu)能(neng)滿足深(shen)層土樣直(zhi)剪試(shi)(shi)驗的加(jia)(jia)壓(ya)(ya)荷(he)載(zai)要求。機電數(shu)控高(gao)壓(ya)(ya)直(zhi)剪儀可(ke)以根(gen)據土樣位(wei)于土層的實(shi)(shi)際(ji)應力與土層深(shen)度不(bu)同(tong)需求，提供不(bu)同(tong)的加(jia)(jia)壓(ya)(ya)荷(he)載(zai)，更能(neng)真(zhen)實(shi)(shi)模擬(ni)土樣在土體中的實(shi)(shi)際(ji)情況，從而得出的試(shi)(shi)驗結(jie)果更真(zhen)實(shi)(shi)、可(ke)靠，提高(gao)試(shi)(shi)驗成果。試(shi)(shi)驗成果如(ru)圖 7-7、圖 7-8。

圖(tu) 7-7

圖 7-8

三、蘇州拓測(ce)儀器設備有限公(gong)司機電數控(kong)高壓直剪儀特點(dian)

1、采用機電數控加荷系統，儀器設備結構緊湊，由計算機軟件控制加壓系統操作，自動化操作流程使用方便，從而提高直剪試驗的效率及試驗頻次，同時提高試驗質量。
2、機電數控高壓(ya)直(zhi)剪儀(yi)應(ying)(ying)用全自動(dong)雙聯垂直(zhi)應(ying)(ying)力(li)(li)裝置，可設定 0kPa～1600kPa 之間的(de)任意垂直(zhi)壓(ya)力(li)(li)值(zhi)，改進了原來砝碼只能(neng) 5kg 加一次荷載的(de)局(ju)限性(xing)，解決(jue)了傳(chuan)統(tong)的(de)應(ying)(ying)變控制

式直剪儀加壓荷載大為 400kPa 限制。更能真實模擬土樣在土體中的實際情況，從而得出的試驗結果更真實、可靠，提高試驗成果。
3、機電數控高壓直剪儀應用全自動雙聯垂直應力裝置代替了原有的砝碼加荷系統，有效地避免搬動砝碼的危險性，消除了試驗過程中的安全隱患。大大減輕人工勞動強度，降低人工成本。
四、結論
機電數控高壓直剪儀可以根據試驗土樣取土深度的不同對土樣施加相應的固結壓力，得到的試驗成果更能體現土樣在自然狀態的真實性，得出的試驗成果更可靠、，更好得為工程設計提供良好的試驗數據依據，對工程建設的安全性和經濟性具有積極作用。
機電數(shu)控高(gao)(gao)壓(ya)直(zhi)剪(jian)(jian)儀是一臺(tai)設備(bei)結構緊湊、機電一體(ti)智能型的直(zhi)接剪(jian)(jian)切試驗儀器。它適(shi)用(yong)(yong)范(fan)圍廣，兼容性很強(qiang)，可以(yi)適(shi)用(yong)(yong)低壓(ya)、中壓(ya)、高(gao)(gao)壓(ya)等多種壓(ya)力形式的直(zhi)接剪(jian)(jian)切試驗。尤其適(shi)用(yong)(yong)于大(da)型堤壩、高(gao)(gao)層或超高(gao)(gao)層深層土的抗(kang)剪(jian)(jian)強(qiang)度試驗。

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