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兰州大学引进的两套GDS温控冻土动三轴及温控高压非饱和土动三轴试验系统投入使用
宣布时间:2025-01-22 浏览次数:1445 泉源:ag尊龙凯时中国官网


兰州大学引进的两套GDS科研级动三轴试验系统,即高压冻土动三轴试验系统DYNTTS和非饱和土动三轴试验系统DYNTTS近期投入使用 。

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兰州大学温控冻土动三轴试验系统DYNTTS

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兰州大学40kN温控非饱和土动三轴试验系统DYNTTS






1

温控冻土动三轴的应用




温控冻土动三轴试验系统是一种专门用于模拟土体在差别温度条件(特殊是低温冻土情形)下的动力特征的实验室装备 。它通过施加动态载荷和模拟外部情形温度,研究土样在冻融循环、应力/应变循环加载等条件下的力学响应,包括动应力、动应变、孔隙水压力等参数的转变,进而剖析土体的动力特征和稳固性 。


温控冻土三轴仪的组成





典范的动三轴系统组成


(1)温控三轴压力室:用于安排土样并控制其温度,确保试验历程中土样处于稳固的恒温状态 。

(2)围压控制器和反压控制器:用于控制土样周围的压力情形,模拟现实土层的受力状态 。

(3)动态数据收罗仪:实时收罗土样在试验历程中的种种数据,如应力、应变、孔隙水压力等 。

(4)动态荷载架:施加动态载荷于土样上,模拟地动、海浪攻击等自然动力作用 。

(5)水下荷重传感器和孔压传感器:划分用于丈量土样上的荷载和孔隙水压力转变 。

(6)冷热循环水 。何驴厝嵫沽κ姨峁┪裙痰睦淙仍,实现土样的冻融循环 。

(7)GDSLab软件或其他专用软件:用于控制试验历程、收罗和剖析试验数据 。




DYNTTS动三轴仪可以升级温度控制系统,当安排在冻结/或加热条件下时,可以视察和量化土样的动态循环响应 。

凭证需要规模可以有-10°C至+60°C或-20°C至+85°C的规模 。所使用的加热器和冷水机组的区分率为0.01°C,浴液稳固性为+/-0.05°C,这种稳固性和区分率纷歧定反应在压力室中 。

控制计划包括加热和冷却硬件,或仅加热硬件 。气体反压,如二氧化碳或氮气,也可以在温度控制系统内施加 。

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DYNTTS温控冻土动三轴主机及水浴



温控冻土动三轴试验系统的应用



温控冻土动三轴试验系统在多个领域有着普遍的应用,主要包括:

(1)岩土工程:研究冻土在严寒地区的地基稳固性、边坡稳固性以及隧道、桥梁等结构物的地基承载力等问题 。

(2)地质工程:剖析冻土地区的滑坡、泥石流等地质灾难的成因和演化纪律,为防灾减灾提供科学依据 。

(3)交通工程:评估冻土地区蹊径、铁路等交通设施在冻融循环作用下的耐久性和清静性 。

(4)水利工程:研究水库、堤防等水利工程的冻土基础稳固性,确保工程清静运行 。

(5)情形工程:剖析冻土地区的情形转变对土体稳固性的影响,为生态情形;ぬ峁┦忠罩С 。

案例一:严寒地区地基稳固性研究

在阿拉斯加等严寒地区,修建物和基础设施的地基经常位于多年冻土层之上 。这些地区的工程师使用温控冻土动三轴试验系统来模拟差别温度条件下冻土的力学行为 。例如,他们通过试验研究了冻土在周期性温度波动(模拟季节转变)下的强度衰减和变形特征,以及这些转变怎样影响地基的承载力和稳固性 。这些研究效果直接应用于外地修建规范和设计标准的制订,确保结构物在极端天气条件下的清静 。

案例二:边坡稳固性评估

在加拿大北部和俄罗斯西伯利亚的冻土区域,边坡稳固性是一个要害问题,尤其是在融雪季节和极端天气事务(如狂风雪、冻融循环)爆发时 。研究职员使用温控冻土动三轴系统模拟边坡土体在差别温度、湿度和加载条件下的力学响应,评估边坡的潜在滑动危害 。通过比照差别工况下的试验效果,他们提出了有用的边坡加固步伐和预警系统,以镌汰滑坡灾难的爆发 。

案例三:冻土地区滑坡灾难研究

在青藏高原等高山冻土区,滑坡是一种常见的地质灾难 。研究职员使用温控冻土动三轴系统模拟滑坡体在冻融循环和地举措用下的动力响应,研究滑坡的启念头制、运动历程和影响规模 。通过试验数据,他们建设了滑坡预警模子,并开发了响应的监测手艺,为外地政府和住民提供了实时的灾难预警信息 。

案例四:冻土地区蹊径稳固性剖析

在俄罗斯西伯利亚的永世冻土带,蹊径建设面临重大挑战 。由于冻土的融化和再冻结,蹊径路基容易爆发不匀称沉降和开裂 。为相识决这一问题,工程师们使用温控冻土动三轴系统模拟蹊径路基在差别温度、湿度和车辆荷载作用下的变形行为 。通过试验剖析,他们提出了刷新的路基设计和施工要领,如接纳隔热层、排水系统和加固步伐,以提高蹊径的稳固性和耐久性 。

案例五:水库堤防冻土基础稳固性评估

在北欧和北美的一些严寒地区,水库堤防的基础经常位于冻土层之上 。为了评估这些堤防在极端天气条件下的稳固性,工程师们使用温控冻土动三轴系统模拟堤防基础在冻融循环和水位转变作用下的力学响应 。通过试验数据,他们剖析了堤防基础的破损机制和稳固性影响因素,并提出了响应的加固步伐和监测计划,确保水库堤防的清静运行 。






2

温控非饱和土动三轴的应用




温控非饱和土动三轴试验系统是一种先进的实验室装备,用于研究非饱和土(即含有一定量水分的土壤)在差别温度条件下的动力特征和力学行为 。该系统通过准确控制温度、轴向压力、周围压力(围压)以及孔隙水压力和孔隙气压力等参数,模拟非饱和土在现实工程中的重大受力情形和温度条件,以测试其动强度、液化、模量、阻尼等动力特征 。


温控非饱和土动三轴的组成





哈尔滨工业大学深圳研究院双向非饱和土动三轴试验系统DYNTTS

(1)温控三轴压力室:用于安排土样并控制其温度,确保试验历程中土样处于稳固的恒温状态 。温度控制规模通常较广,如-10℃至65℃,以知足差别试验需求 。

(2)多功效荷载架:用于施加轴向压力和周围压力(围压)于土样上,模拟现实工程中的应力状态 。

(3)压力/体积控制器:用于控制围压和反压(孔隙水压力和孔隙气压力),以模拟差别的孔隙压力条件 。

(4)数据收罗与剖析系统:包括传感器、数据收罗仪和专用软件等,用于实时收罗和纪录试验历程中的种种数据,如应力、应变、孔隙水压力、孔隙气压力以及温度等 。同时,系统还具备数据处置惩罚和剖析功效,能够天生试验报告和图表 。

(5)温控系统:自力的温控系统用于控制三轴压力室内的温度,确保试验历程中土样的温度坚持稳固 。




升级到非饱和测试

任何DYNTTS系统都可以升级到非饱和三轴测试,添加非饱和土底座与高高进气值陶土板,一个1000cc数字空气压力/体积控制器(ADVDPC),用于施加孔隙气压和丈量气体体积转变 ?裳KUST内外压力室和双层压力室 。

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GDS HKUST型非压力室


温控非饱和土动三轴的应用



温控非饱和土动三轴试验系统的主要应用包括以下几个方面:

(1)非饱和土力学特征研究:通过模拟差别温度条件下的非饱和土受力状态,研究其变形、强度以及吸力特征等力学行为 。这有助于深入相识非饱和土的力学机理和特征纪律 。

(2)工程设计与建设:为土木匠程、水利工程、交通工程等领域的工程设计和建设提供科学依据 。通过试验数据,可以评估非饱和土在现实工程中的稳固性和承载力,从而指导工程设计和施工计划的制订 。

(3)灾难预警与防治:研究非饱和土在极端天气条件下的稳固性和变形特征,为滑坡、泥石流等地质灾难的预警和防治提供手艺支持 。通过模拟差别温度条件下的非饱和土受力状态,可以评估其潜在破损危害并提出响应的防治步伐 。

(4)情形;び肷薷矗涸谂┮瞪颓樾伪;さ攘煊蛑,温控非饱和土动三轴试验系统也可用于研究土壤的水力特征和污染物迁徙纪律等问题 。通过试验数据,可以评估土壤的情形容量和污染危害,为情形;ず蜕薷刺峁┛蒲б谰 。


案例一:冻融循环对非饱和土强度的影响

在严寒地区,非饱和土经常履历冻融循环,这对其力学特征有显著影响 。研究职员使用温控非饱和土动三轴试验系统,模拟了差别冻融次数和温度条件下的非饱和土试样 。通过试验,他们发明冻融循环会导致非饱和土的强度显著降低,且随着冻融次数的增添,强度降低的趋势越发显着 。这一发明关于严寒地区的基础设施设计和维护具有主要意义,可以资助工程师更好地展望和应对非饱和土在冻融循环作用下的力学行为 。

案例二:吸力对非饱和土变形特征的影响

非饱和土的变形特征与其吸力状态亲近相关 。研究职员使用温控非饱和土动三轴试验系统,通过控制孔隙水压力和孔隙气压力,模拟了差别吸力条件下的非饱和土试样 。试验效果显示,随着吸力的增添,非饱和土的体积模量和剪切模量均有所增大,而变形量则响应减小 。这一发明为明确非饱和土的变形机制提供了主要依据,并可用于指导现实工程中非饱和土地基的设计和施工 。

案例三:边坡稳固性剖析

在山区和丘陵地区,边坡稳固性是工程设计和建设中的主要问题 。非饱和土作为边坡的主要组成部分,其力学特征对边坡的稳固性具有主要影响 。研究职员使用温控非饱和土动三轴试验系统,模拟了差别温度、湿度和加载条件下的非饱和土试样,评估了边坡土体的潜在滑动危害 。通过试验数据,他们提出了有用的边坡加固步伐和监测计划,确保了边坡工程的清静稳固 。

案例四:路基稳固性评估

在公路和铁路建设中,路基的稳固性直接关系到蹊径的使用寿命和行车清静 。非饱和土作为路基的主要质料之一,其力学特征在温度、湿度和车辆荷载作用下的转变对路基的稳固性具有主要影响 。研究职员使用温控非饱和土动三轴试验系统,模拟了差别工况下的路基土样,评估了其在恒久使用历程中的变形和强度转变 ;谑匝槭,他们提出了优化路基设计和施工的建议,以提高路基的稳固性和耐久性 。


案例五:滑坡灾难预警

滑坡是一种常见的地质灾难,尤其在多雨和冻融交替的季节更为频发 。非饱和土作为滑坡体的主要组成部分,其力学特征的转变对滑坡的爆发和生长具有主要影响 。研究职员使用温控非饱和土动三轴试验系统,模拟了滑坡体在差别温度、湿度和加载条件下的力学行为,剖析了滑坡的启念头制和影响因素 ;谑匝槭,他们建设了滑坡预警模子,并开发了响应的监测手艺,为滑坡灾难的预警和防治提供了科学依据和手艺支持 。





3

关于动三轴系统DYNTTS




GDS高级动态三轴试验系统 (DYNTTS) 是一套高端的试验装备,它将三轴压力室和动力驱动器合为一体,可以施加最大5Hz的动态荷载、变形和应力 。轴向加载由装有马达驱动的基座螺旋传动,从压力室底座施加轴向力和轴向变形 。


动三轴DYNTTS的定制性好,例如可以升级局部应变传感器、弯曲元试验、非饱和土试验等;从标准的2Hz/10kN升级到5Hz或10Hz的版本;能够升级轴向负载能力从标准的10kN规模到最大60kN;试样尺寸从标准的100mm升级到最大300mm;可以升级温控规模从零下20度到零上85度 。

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系统特点及优势



主要特点

优点

高精度电机控制

DYNTTS系统能做小应变静态试验,也能做大应变换态试验

可替换的荷重传感器

凭证用户的需要可以做很是软的土到很是硬的土试验,可选量程1, 2, 4,8,10,16,25,40和60kN

内置平衡锤(最大到5Hz系统)

循环试验中坚持围压稳固,无需动态压力控制器(除非要求围压一ㄇ动态循环加载)

可替换的三轴底座和顶帽

可以在统一个压力室内举行差别直径试样的试验

轴向力和位移直接闭环控制

准确控制轴向位移和轴向力

标配自顺应控制

自顺应控制手艺显著提高该装备的动态荷载控制性能,从而提高测试精度 。



动三轴试验系统DYNTTS参数规模



手艺参数:

可选频率:

5Hz

5Hz

5Hz

5Hz

5Hz

加载规模:

10kN

40kN

40kN

40kN

60kN

围压规模:

2MPa

2MPa

2MPa

4MPa

1MPa

试样尺寸 (直径):

最大100mm

最大100mm

最大150mm

最大100mm

最大300mm

升级选项:

笔直弯曲元

50, 70, 100, 150mm

水平弯曲元

50, 70, 100mm

LVDT 局部应变传感器

50, 70, 100mm

霍尔效应局部应变传感器

38, 50, 70, 100mm

中平面目压 & 吸力探针

最大100mm

提升架

可选

非饱和土测试

50, 70, 100mm

温度控制

-10°C to +60°C, -20oC to +65oC,

-20°C to +85°C (5Hz / 40kN / 4MPa)

渗透升级

可选

动态围压控制

5Hz / 1MPa




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