[發(fā)明專利]一種基于MTS電液伺服試驗機的土工三軸剪切試驗設(shè)備

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• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105527175A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王智超;熊赟;羅文波
• 申請（專利權(quán)）人: 湘潭大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖土工程研究領(lǐng)域，具體地指一種基于MTS電液伺服試驗機 的土工三軸試驗設(shè)備。

背景技術(shù)

近年來，隨著我國工程建設(shè)的快速發(fā)展，特別是巖土工程領(lǐng)域，超高邊 坡的支護，深基坑的開挖，地質(zhì)災(zāi)害研究等復(fù)雜工程地質(zhì)條件下的研究越來 越深入，對室內(nèi)土工試驗的要求越來越高。土是一種十分復(fù)雜的天然材料且 多處于三向應(yīng)力狀態(tài)，許多情況下，簡單應(yīng)力狀態(tài)下的實驗不能完全反映工 程實際中土的應(yīng)力狀態(tài)。土工三軸試驗系統(tǒng)是一種符合現(xiàn)代巖土工程領(lǐng)域， 研究土的力學特性的新型實驗設(shè)備，它能比較完整地模擬土在各種復(fù)雜工況 下的力學性能，是科學研究和工程設(shè)計的重要依據(jù)。為了充分認識復(fù)雜應(yīng)力 狀態(tài)下土的力學性質(zhì)，因此開展室內(nèi)土工三軸試驗顯得十分重要。

1.常規(guī)土工三軸儀

土工三軸儀是研究土的力學性質(zhì)的重要工具，科研院所和大專院校的實 驗室逐漸添置了土工三軸儀。土工三軸儀的應(yīng)用范圍廣，可以測定土的強度 參數(shù)、應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)、土的消散系數(shù)、靜止側(cè)壓力系數(shù)及滲透系數(shù)等，適用 于各種土類，如原狀土、重塑土以及砂礫等。土工三軸儀可以模擬工程現(xiàn)場 的應(yīng)力狀態(tài)，施加主應(yīng)力及加載路徑，而對于有結(jié)構(gòu)性的土，可以較真實地 反映土的應(yīng)力應(yīng)變特征。常規(guī)土工三軸儀由壓力室、壓力體積控制器和軸向 加載裝置組成。試驗土樣置于壓力室內(nèi)，注水后通過壓力體積控制器調(diào)節(jié)壓 力室內(nèi)的圍壓和反壓，軸向加載裝置一般由步進電機提供軸向力，通過試件 上部壓桿對試樣施加軸向力。

缺陷：國產(chǎn)土工三軸儀軸向加載裝置一般為步進電機。其提供軸向力源 不夠穩(wěn)定且加荷噸位較小，設(shè)備所用傳感器精度不夠高，設(shè)備的時間耐久性 較差，只能滿足最基本的三軸實驗所需。而進口設(shè)備雖然精度較高，但是所 能提供的軸向力源單一且噸位較低，進口設(shè)備及配件價格昂貴維修困難，可 拓展性較差。

2.MTS電液伺服試驗機

材料試驗機是各種條件和環(huán)境下測定金屬材料、非金屬材料的機械性能、 工藝性能的精密測試儀器。科研院所和大專院校的實驗室在探索新材料、新 工藝、新技術(shù)的過程中，材料試驗機是一種不可或缺的重要儀器。MTS電液 伺服試驗機為閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)執(zhí)行組件精度高，可靠性好，抗 干擾能力強，響應(yīng)速度快，可以自動精確地控制實驗過程，操作方便高效。 MTS電液伺服試驗機在提供高精度加載力源的同時，可實現(xiàn)等速率加載、等 速率變形、等速率位移等控制過程，并可在一次實驗中實現(xiàn)力、變形、位移 三段控制，各控制之間平滑轉(zhuǎn)換，是理想的加載力源系統(tǒng)。

缺陷：MTS電液伺服試驗機目前僅限用于金屬材料和某些非金屬固體材 料的物理力學單軸性能試驗，而巖土以及瀝青混凝土等散粒材料具有顯著的 壓敏性，往往需考慮三軸壓縮應(yīng)力應(yīng)變性質(zhì)。因此，MTS電液伺服試驗機將 不能直接開展三軸壓縮實驗，這無疑大大降低了MTS電液伺服試驗機的可拓 展性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于MTS電液伺服試驗機的土工三軸剪切試驗 設(shè)備。