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欧美大地 室内岩土试验
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【案例】温控应力路径三轴试验系统——南京林业大学GDS案例
发布时间:2017-07-05 浏览次数:661 来源:欧美大地


王海波老师拥有多年的岩土试验教学和实地试验经验,曾经留学澳洲,对国内外的岩土行业认识颇深,且具有很独到的见解。

(参见:扁铲侧胀试验应力路径的三轴模拟分析,南京林业大学学报(自然科学版)2011, 35(4): 121-125;WPS-FA-EPS填料导热系数试验研,2010, 32(8), 1297-1302.岩土工程学报等).


问题

我们都知道通过土体的应力路径试验,可以模拟土体实际的应力历史,全面研究应力变化过程对土的力学性质的影响。此方面的研究在国内外逐渐增多,基于Bishop-wesley架构的应力路径三轴被大家广泛接受,但是土体的应力变化通常伴随环境的变化。

环境中的变化因素包括湿度、温度以及化学物质介入。实际环境中温度的变化是最常见的变化因子,很多工况中温度变化高达几十度。这样的变化同时伴随应力变化,将会对土的力学性质产生什么影响? 不同的土在同样的变化条件下会有什么区别?


解决方案

为了研究上述问题,基于南京林业大学已经购买的GDS应力路径三轴进行改造,以适合试验。原设备采用Bishop & Wesley三轴压力室,试样直径38/50mm:

-最大围压1700kPa

-最大轴荷载7kN

-±25mm位移传感器

-2Mpa孔隙水压力传感器

-八通道数据采集装置

-反压和围压压力体积控制器

并配备多个软件模块用于顺利进行试验。

在此设备基础上,对压力室进行改造,压力室内安装上可以循环冷液的铜管,并加入可以实际监测温度的传感器。温度的变化通过另外购置的水浴来控制,试样的实际温度通过置入的温度传感器监测并采集传输到GDSLAB软件中。

水浴根据实时的温度变化来伺服监控温度。

试验过程中通过GDS软件控制应力或应变试验,通过水浴进行温度的控制,所有的数据包括温度数据都可以通过软件记录下来。

GDS的应力路径三轴仪


试验结果

应力路径试验在加入温度环境因素后,试验的形式和维度都发生了变化。此项改造,扩展了应力路径三轴仪的试验范围。

试验进行到现在,研究了部分土体的特定试验过程,获得了一些试验成果。

我们对于改造的每个环节都积累了丰富的经验,过程中经过探求、改造、失败、再探求、再改造的循环过程最终达到成功,不正是体验了科研的精神和含义。

另外本设备曾经升级过非饱和土的相关硬件,未来的研究方向可能会加入土类材料的这一状态,以获得与实际工况更相符合的结果。


结论

设备改装过程中得到了GDS公司和欧美大地公司工作人员的大力支持。工作人员会根据自己的经验为设备的改造提供参考。另外工作人员在传感器的挑选的和适配时,给出了很专业的建议,使得传感器与设备无缝连接。温控改造过程中对于软件方面的修改适配,工作人员也给予了很大的帮助。

原设备应力路径三轴试验系统操作简单,扩展性好。支持人员具有专业水平和较高的素养,未来我们会更倾向于跟GDS公司再次合作。

温控改造后的应力路径三轴

目前南京林业大学土木工程试验中心除了拥有以上设备外,还配备了GDS的研究型动态三轴试验系统,GDS扭剪共振试验系统,GDS中压力自动三轴系统,GDS固结试验系统和弯曲元试验系统等,正持续为岩土科研和现场项目提供科学和技术支持。


参考文献

王效宾,杨平,王海波,戴海明. 冻融作用对黏土力学性能影响的试验研究[J]. 岩土工程学报. 2009(011): 1768-1772(EI收录)

王海波,杨平,何忠意,孔隙率与饱和度对粉土导热特性的影响[ (南京林业大学学报(自然科学版)). 2012, 36(2): 42-46(BY:CD)


关于南京农业大学

南京林业大学土木工程学院土木工程实验中心为江苏省省级实验教学示范中心。设有水运研究所、道路与桥梁工程研究所、岩土与地下工程研究所、绿色建筑与结构研究所、江苏正本南林大研究中心、木结构研究中心、测绘工程研究所、国家林业局南方森林工程开发服务中心、土建工程设计室、测绘与工程检测中心、中俄合作交流中心等科研和对外服务机构。学院每年开展科学研究课题和科技服务项目50余项,年出版学术论文、教材论著100多篇(部)。

试验中心与美国、俄罗斯、芬兰、澳大利亚、匈牙利、新加坡、加拿大、日本、法国、意大利等国的高校及科研机构建立了长期友好合作关系。


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