蘇州拓測儀器設備有限公司機電數(shù)控高壓直剪儀的研發(fā)和使用說明

目前用于直接剪切試驗的應變控制式直剪儀,其垂直壓力的施加方法基本采用的是杠桿  式砝碼加荷結構,該加荷結構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  術的發(fā)展，該加壓方式已經(jīng)遠遠落后現(xiàn)代化的進程，并在技術方面也逐步開始顯露弊端。機  電數(shù)控高壓直剪儀采用了全自動垂直加壓裝置，可根據(jù)取土的深度不同施加相應的固結壓力， 解決了應變控制式直剪儀加荷結構可承受的垂直壓力小,同時更加逼真地模擬土樣在地層中  所受荷載的實際情況。

一、前言

隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國地下空間的開發(fā)與利用越來越被人們所重視，因此土木建筑與巖土工程的應用技術和土工試驗的各項參數(shù)的測試要求越來越高，尤為突出的是對室內(nèi)試驗的精度和可靠性。土的抗剪強度是土的重要力學性質(zhì)之一，建筑物地基和路基的承載力、地下?lián)跬翂偷叵陆Y構、堤壩、基坑、路塹以及各類邊坡的穩(wěn)定性均由土的抗剪強度所控制。因此，正確測定土的抗剪強度在工程上具有重要意義。對于目前的直接剪切試驗來說， 應變控制式直剪儀的結構和加壓方式還停留在上世紀五、六十年代的傳統(tǒng)技術，針對現(xiàn)有這種落后的現(xiàn)狀，采用全自動垂直加壓裝置，不僅可以改變現(xiàn)有儀器設備加荷結構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的固結壓力，為深層土樣提供不同的垂直壓力，更地模擬土層真實受壓情況，減少試驗誤差，提高試驗效率。

二、機電數(shù)控高壓直剪儀
機電數(shù)控高壓直剪儀與傳統(tǒng)的應變控制式直剪儀的試驗原理和步驟*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(shù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。
1、機電數(shù)控高壓直剪儀的組成
機電數(shù)控高壓直剪儀,主要包括: 應變控制式直剪儀、全自動垂直加壓裝置、直剪儀框架。如圖 7-1、圖 7-2。

圖7-1

圖7-2

2、機電數(shù)控高壓直剪儀工作原理及方法
機電數(shù)控高壓直剪儀的核心內(nèi)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(shù)控高壓直剪儀的操作流程主要如下：全自動垂直加壓裝置加載在直剪儀試驗平臺上，試樣按試驗規(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力加載系統(tǒng)中進行設置，系統(tǒng)根據(jù)設置對土樣施加垂直壓力，并同時將該壓力值傳送至荷重傳感器，整個加壓過程結束。試驗完成后按上述過程進行減壓。試驗過程中全程自動加壓、自動減壓、自動數(shù)據(jù)采集。

圖7-3

圖7-4

圖7-5

3、傳統(tǒng)應變控制式直剪儀與機電數(shù)控高壓直剪儀的比對
傳統(tǒng)應變控制式直剪儀采用杠桿式砝碼加荷結構，機電數(shù)控高壓直剪儀應用全自動垂直加壓裝置進行試驗。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，通過天然密度來控制其試驗土樣的一致性，采用同一試驗方法的對比試驗，試驗結果如表 7-1。

表7-1

通過試驗數(shù)據(jù)比對可看出機電數(shù)控高壓直剪儀和傳統(tǒng)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(shù)控高壓直剪儀的高壓試驗成果
機電數(shù)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(nèi)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(shù)據(jù)采集、儲存、傳輸以及處理均滿足國家標準和規(guī)范。
傳統(tǒng)的應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的加壓荷載要求。機電數(shù)控高壓直剪儀可以根據(jù)土樣位于土層的實際應力與土層深度不同需求，提供不同的加壓荷載，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。試驗成果如圖 7-7、圖 7-8。

圖 7-7

圖 7-8

三、蘇州拓測儀器設備有限公司機電數(shù)控高壓直剪儀特點

1、采用機電數(shù)控加荷系統(tǒng)，儀器設備結構緊湊，由計算機軟件控制加壓系統(tǒng)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(zhì)量。
2、機電數(shù)控高壓直剪儀應用全自動雙聯(lián)垂直應力裝置，可設定 0kPa～1600kPa 之間的任意垂直壓力值，改進了原來砝碼只能 5kg 加一次荷載的局限性，解決了傳統(tǒng)的應變控制

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(shù)控高壓直剪儀應用全自動雙聯(lián)垂直應力裝置代替了原有的砝碼加荷系統(tǒng)，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(shù)控高壓直剪儀可以根據(jù)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(xiàn)土樣在自然狀態(tài)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(shù)據(jù)依據(jù)，對工程建設的安全性和經(jīng)濟性具有積極作用。
機電數(shù)控高壓直剪儀是一臺設備結構緊湊、機電一體智能型的直接剪切試驗儀器。它適用范圍廣，兼容性很強，可以適用低壓、中壓、高壓等多種壓力形式的直接剪切試驗。尤其適用于大型堤壩、高層或超高層深層土的抗剪強度試驗。

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