长沙理工大学近期引进的GDS低温高压动静三轴ELCTAS自投入使用以来运行良好,已用于相关科研项目。该系统以其先进的控温、高压和动态测试功能,为研究冻融循环及力学特性提供了精准的实验数据。
长沙理工大学 控温动静三轴ELCTAS(HLF100kN)
此前,武汉理工大学也顺利到货了一套可燃冰水合物低温高压动三轴测试系统ELCTAS,目前也已投入使用,项目组利用该设备开展了一系列前沿性研究。
早前报道:武汉理工大学三亚研究院引进系列高端岩土试验设备,助力国家海洋战略实施!
武汉理工大学 可燃冰水合物低温高压动三轴测试系统ELCTAS
GDS开发的低温高压可燃冰水合物动静态三轴测试系统(ELCTTS和ELCTAS)是国际领先的岩土工程试验设备,广泛应用于模拟复杂环境下的土体力学行为。该系统能够在低温、高压条件下进行动态和静态三轴试验,为研究冻土、膨胀土、水合物砂等特殊土体的力学特性提供了强大的技术支持。
截至目前,ELCTTS和ELCTAS系统已在浙江大学、天津大学、中国海洋大学、青岛理工大学、内蒙古大学、吉林交通科学院、武汉理工大学和长沙理工大学等多所高校和科研机构成功应用,并取得了诸多重要科研成果,以下是部分科研成果的简要介绍:
GDS低温高压动静态三轴系统 近期在岩土工程中的科研成果
1. 橡胶-砂胶结材料的力学特性研究
尹平保等学者利用ELCTTS系统,对橡胶颗粒、砂和聚氨酯胶黏剂组成的复合材料进行了不固结不排水三轴压缩试验。研究发现,该材料在不同温度、冻融循环次数和围压条件下表现出显著的力学特性变化。结果显示,材料的破坏强度和切线模量随温度降低而显著增加,而冻融循环次数对其影响相对较小。这一研究为季节性冻土区桩基工程提供了重要的理论支持,有望解决冻融作用下桩基的稳定性问题。
2. 含水合物砂的力学特性数值模拟
孔壮壮等研究人员采用ELCTTS系统,结合修正摩尔-库伦模型,对含水合物砂的力学特性进行了三轴试验和数值模拟研究。通过模拟静力触探过程,建立了考虑水合物饱和度的锥尖阻力经验公式。研究发现,水合物的存在显著提高了砂土的强度和刚度,且锥尖阻力随水合物饱和度增加而增大。这一成果为南海水合物储层的开发提供了重要的力学参数支持。
3. 高原山区桩-土体系的稳定性分析
寇海磊等学者利用ELCTTS系统,研究了高原山区土体在冻融循环作用下的力学特性劣化规律。通过变水头渗透试验和温控三轴试验,建立了考虑土体结构劣化的水-热-力耦合模型。结果显示,冻融循环导致土体渗透系数和孔隙比增加,黏聚力降低,内摩擦角增大。数值模拟表明,桩基服役期间,桩周土体整体呈融沉趋势,削弱了桩基的承载能力。这一研究为高原山区桩基础设计提供了重要的技术支持。
4. 冻结膨胀土的统计损伤模型
李新宇等研究人员利用ELCTTS系统,对冻结膨胀土在不同温度、含水率和冻融循环次数下的力学特性进行了三轴试验研究。结果表明,冻结膨胀土的偏应力-轴应变曲线随温度降低和含水率减小逐渐由硬化型向软化型转变。基于统计损伤理论,建立了考虑温度效应的冻结膨胀土损伤模型,揭示了其宏观力学特性劣化规律。这一研究为高寒地区膨胀土工程的设计和施工提供了重要的理论依据。
5. 纤维加筋砂土的抗液化性能研究
周林禄等学者利用ELCTTS系统,对纤维加筋砂土在循环荷载作用下的抗液化性能进行了试验研究。结果显示,纤维的存在显著减缓了超孔压的累积,提高了砂土的抗液化能力。随着纤维含量的增加,砂土的抗液化性能进一步增强。通过数值模拟,验证了纤维加筋对砂土液化响应的改善效果。这一研究为地震多发地区的地基加固提供了新的思路和技术支持。
6. 循环荷载下饱和风积土的累积塑性变形模型
姬欧鸣等研究人员利用ELCTTS系统,对饱和风积土在不同初始静偏应力、动应力和围压作用下的累积塑性变形进行了试验研究。结合现有模型理论,建立了新的累积塑性变形预测模型。结果显示,累积塑性应变随静偏应力和动应力的增加而增大,围压的增加则限制了塑性变形的积累。该模型能够较好地预测土体在循环荷载下的动力特性,为路基土的动力灾害治理提供了理论依据。
GDS低温高压动静态三轴系统在岩土工程领域的多种复杂条件下展现了强大的试验和模拟能力。从冻融循环下的桩-土相互作用到地震作用下的抗液化性能,再到高寒地区冻结土体的力学特性研究,该系统为解决实际工程问题提供了有力支持。