一、簡(jiǎn)介

本機(jī)是依據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程JTG 3430-2020》和《土工試驗(yàn)技術(shù)手冊(cè)》，綜合國(guó)內(nèi)外已有的研究資料，采用伺服電機(jī)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)研發(fā)的，主要用于測(cè)試土壤在真實(shí)的三向應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)力應(yīng)變變化規(guī)律。

系統(tǒng)由伺服電機(jī)控制的主機(jī)及伺服中、小主應(yīng)力加載的壓力室、多通道閉環(huán)測(cè)控儀及小、中、大壓力傳感器、孔壓反壓傳感器、體變傳感器以及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成；微機(jī)與多通道閉環(huán)測(cè)控儀相聯(lián)對(duì)整個(gè)過(guò)程實(shí)行全自動(dòng)控制。

本機(jī)特點(diǎn)：

1、試樣σ2方向傳力板采用復(fù)合板，它可以隨試樣軸向變形而壓縮，確保試樣邊界的完好?？朔藙傂园宄叽绫仨毐仍嚇拥某叽缧?，該限制將導(dǎo)致試樣受力不均的缺點(diǎn)；也克服了柔性加壓 使試樣邊界不能保持平面形態(tài)的缺點(diǎn)。

2、功能多：試驗(yàn)過(guò)程控制方式隨意設(shè)置即可進(jìn)行試樣的應(yīng)力路徑和應(yīng)變式控制；是土的本構(gòu)關(guān)系的理想設(shè)備。

3、人機(jī)對(duì)話靈活、數(shù)據(jù)存貯自動(dòng)化程度高。微機(jī)自動(dòng)測(cè)量試樣三個(gè)方向的應(yīng)變?chǔ)?、ε2、ε3和三個(gè)方向應(yīng)力σ1、σ2 、σ3 ，反壓力σb ，試樣排水量△V和試樣孔隙水壓力Uw 等全部試驗(yàn)過(guò)程中，需要量測(cè)的數(shù)據(jù)均由自動(dòng)采集系統(tǒng)完成。

二、結(jié)構(gòu)原理及各部分說(shuō)明

（一）主機(jī)部分

a)主機(jī)架

主機(jī)架由基座、上橫梁、加荷平臺(tái)、直立型框架式反力裝置組成，基座和上橫梁采用高強(qiáng)度輕質(zhì)鋁合金制成；兩拉桿選用1cr18Ni 9T不銹鋼制成，基座箱體內(nèi)裝有自動(dòng)控制系統(tǒng)電子線路和排風(fēng)裝置。

b)軸向壓力（主應(yīng)力）σ1 和側(cè)向壓力（小主應(yīng)力）σ3機(jī)械加荷傳動(dòng)系統(tǒng)

軸向壓力和側(cè)向壓力由伺服電機(jī)減速機(jī)滾珠絲桿推進(jìn)加荷平臺(tái)向試件施加σ1 及σ3；伺服電機(jī)則由單片機(jī)微處理器控制，可進(jìn)行開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制的應(yīng)力式和應(yīng)變式三軸試驗(yàn)。伺服電機(jī)的脈沖頻率或者試驗(yàn)的應(yīng)變速率可滿足各種試驗(yàn)方法的加荷應(yīng)變條件，并達(dá)到國(guó)家三軸試驗(yàn)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)。

c)σ2液壓控制系統(tǒng)

液壓控制系統(tǒng)是由一組獨(dú)立控制的液壓加荷裝置組成。由伺服電機(jī)減速機(jī)滾珠絲桿推動(dòng)液壓筒中的移動(dòng)活塞向液體水施加壓力，液體水通過(guò)管道流向真三軸壓力室內(nèi)兩個(gè)σ2的液壓腔，從而使土試件在σ2作用下進(jìn)行三軸試驗(yàn)，可以采用應(yīng)力式和應(yīng)變式進(jìn)行σ2加荷試驗(yàn)。

σ2液壓控制系統(tǒng)采用微處理器電子技術(shù)，可以獨(dú)立控制試驗(yàn)條件，也可以配置RS232接口計(jì)算機(jī)控制狀態(tài)。

d)真三軸試驗(yàn)壓力室兼容平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)

壓力室由有機(jī)玻璃圓筒、鋁合金底座、頂蓋、傳壓活塞、活塞套、可供真三軸試驗(yàn)和平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)使用的σ2液壓腔、防水位移傳感器，壓力室底座位于軸向加荷系統(tǒng)的平臺(tái)之上，底座中設(shè)有σ2、σ3、σ b、Δν、μ以及ε2、ε3等各種傳感器電纜線接口以及相關(guān)的緊固件、液壓腔和傳感器等固定支架。

(二)測(cè)量控制系統(tǒng)

1）多通道閉環(huán)測(cè)控儀

由三個(gè)伺服電機(jī)控制通道，五個(gè)壓力通道，三個(gè)位移通道組成，一個(gè)體變控制通道，可同微機(jī)聯(lián)機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2）壓力（體變）傳感器

壓力傳感器選用應(yīng)變片式傳感器，共6只；

1、用以測(cè)量和控制σ2液壓腔內(nèi)的中主應(yīng)力；

2、用以測(cè)量土體內(nèi)的孔隙水壓力Uw；

3、用以測(cè)量土體在排水條件下的ΔV增量；

4、用以測(cè)量軸向壓力σ1；

5、測(cè)量小主應(yīng)力σ3；

6、測(cè)量反壓力σ b；

3）位移傳感器

位移傳感器采用容柵式數(shù)字傳感器，根據(jù)試驗(yàn)條件和裝置合理性可用于：

A、軸向變形，即在σ1作用下土體的ε1應(yīng)變量，量程可達(dá)0-30mm和30mm以上。

B、壓力室內(nèi)土樣ε3應(yīng)變量，主要安裝在土樣ε3應(yīng)變面的夾具上，考慮到ε3的側(cè)向應(yīng)變的均勻性和代表性，原則上在土樣σ3受力面的兩側(cè)，且分別在中部和1/4處各安裝一個(gè)ε3位移傳感器。

C、σ2液壓腔內(nèi)安裝4個(gè)水下位移傳感器。在其中兩個(gè)對(duì)稱的液壓腔內(nèi)的土樣中心點(diǎn)和1/4處各裝有兩個(gè)傳感器，用來(lái)計(jì)算土樣平均的ε2應(yīng)變量。

（三）數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)

根據(jù)試驗(yàn)需要可實(shí)行在應(yīng)力控制式和應(yīng)變控制式條件下的真三軸試驗(yàn)和平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)，并進(jìn)行不同數(shù)據(jù)的采集和處理，尤其在應(yīng)力控制條件下按不同的控制時(shí)間采集土樣的ε1、μ、Δν、ε2、ε3或者在應(yīng)變控制條件下σ1、ε1、σ3、σ2、μ、Δν、ε2、ε3，從而建立各種相關(guān)曲線和模型以及相關(guān)參數(shù)。本部分由計(jì)算機(jī)、打印機(jī)和數(shù)據(jù)處理軟件組成。

三、主要技術(shù)指標(biāo) 

1、試樣尺寸：70mm×70mm×35mm

2、大、中主應(yīng)力：0～2000KPa（為不小于，精度小于 0.3%F.S）

3、周?chē)鷫毫Γ?～1000KPa（為不小于，精度小于 0.3%F.S）

4、反壓力：0～600KPa（精度小于 0.3%F.S）

5、孔隙壓力：0～2000KPa（精度小于 0.3%F.S）

6、豎向位移：0～30mm（精度小于 0.3%F.S）

7、側(cè)向位移：0～10mm（精度小于 0.3%F.S）

8、加載速率：0.001～4mm/min

9、中主應(yīng)力（σ2）方向：量程范圍 0～5mm，分辨率為 0.001mm 

10、數(shù)據(jù)采集器多通道 16 位 AD/DA 轉(zhuǎn)換器采集系統(tǒng)，具有循環(huán)檢測(cè)功能，采樣速率不低于 4kHz

四、配置清單