蘇州拓測儀器設備有限公司機電數控高壓直剪儀的研發和使用說明

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。而現階段，隨著建筑工程和巖土工程技  術的發展，該加壓方式已經遠遠落后現代化的進程，并在技術方面也逐步開始顯露弊端。機  電數控高壓直剪儀采用了全自動垂直加壓裝置，可根據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

隨著國民經濟的不斷發展，我國地下空間的開發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的測試要求越來越高，尤為突出的是對室內試驗的精度和可靠性。土的抗剪強度是土的重要力學性質之一，建筑物地基和路基的承載力、地下擋土墻和地下結構、堤壩、基坑、路塹以及各類邊坡的穩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、六十年代的傳統技術，針對現有這種落后的現狀，采用全自動垂直加壓裝置，不僅可以改變現有儀器設備加荷結構可承受的垂直壓力小，還可以根據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、機電數控高壓直剪儀
機電數控高壓直剪儀與傳統的應變控制式直剪儀的試驗原理和步驟*相同，區別在于前者可以根據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據采集、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據。
1、機電數控高壓直剪儀的組成
機電數控高壓直剪儀,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、機電數控高壓直剪儀工作原理及方法
機電數控高壓直剪儀的核心內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，試樣按試驗規范要求制備好后，裝入直剪儀，根據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中進行設置，系統根據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、自動數據采集。

圖7-3

圖7-4

圖7-5

3、傳統應變控制式直剪儀與機電數控高壓直剪儀的比對
傳統應變控制式直剪儀采用杠桿式砝碼加荷結構，機電數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同一土層的鉆孔原狀土樣，均是在保證原始狀態樣的情況下，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

通過試驗數據比對可看出機電數控高壓直剪儀和傳統剪切試驗儀器一樣，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、機電數控高壓直剪儀的高壓試驗成果
機電數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 儀器的數據采集、儲存、傳輸以及處理均滿足國家標準和規范。
傳統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。機電數控高壓直剪儀可以根據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控高壓直剪儀特點

1、采用機電數控加荷系統，儀器設備結構緊湊，由計算機軟件控制加壓系統操作，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，同時提高試驗質量。
2、機電數控高壓直剪儀應用全自動雙聯垂直應力裝置，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、機電數控高壓直剪儀應用全自動雙聯垂直應力裝置代替了原有的砝碼加荷系統，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
機電數控高壓直剪儀可以根據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土樣在自然狀態的真實性，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據依據，對工程建設的安全性和經濟性具有積極作用。
機電數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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