一、概述

動三軸實驗儀是從靜三軸試驗發(fā)展而來的，通過對試樣施加模擬的主動應(yīng)力，研究自然界中如地震， 海浪沖擊，機械振動、爆炸以及高速運動中的物體對于地基的振動力是否產(chǎn)生破壞。同時測定試樣在承受動荷載作用時的動態(tài)反應(yīng)。這種反應(yīng)是多方面的，基本和主要的是動應(yīng)力（或動主應(yīng)比力）與相應(yīng)的動應(yīng)變的關(guān)系（σd-εd 或σ1/σ3-εd）、動應(yīng)力與相應(yīng)的空隙水壓力的變化關(guān)系。根據(jù)應(yīng)力、應(yīng)變和孔壓這三種指標(biāo)的相對關(guān)系，可以推求出土的動彈性模量、動變形模量、阻尼比，用以進(jìn)行土的結(jié)構(gòu)物動力分析，同時求出土的動強度包括液化指數(shù)、液化強度、及分析土體在動力作用下地基和結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性及各項動彈性參數(shù)及粘彈性參數(shù)，和土樣在模擬某種實際振動的動應(yīng)力作用下所產(chǎn)生的性狀。

動三軸實驗儀是一套的研究和測試土動力特性的實驗室設(shè)備，主要用來進(jìn)行應(yīng)變為 10-4~10-2 范圍內(nèi)的砂土液化試驗、土的動強度試驗、模量阻尼試驗，測定試驗過程中的動應(yīng)力、動應(yīng)變、孔隙水壓力、動彈性模量、動阻尼比等相關(guān)數(shù)據(jù)。具有動、靜軸向應(yīng)力，側(cè)向壓力和孔隙水壓力，軸向加載   程序等控制功能。
 

二、主要特點

三、可進(jìn)行的試驗

固結(jié)排水三軸試驗（CD），固結(jié)不排水三軸試驗（CU），不固結(jié)不排水三軸試驗（UU），應(yīng)力控制或  應(yīng)變控制動態(tài)加載試驗、土的滲透性試驗。

四、主要技術(shù)參數(shù)

• 作動器：高精度伺服電機 
• 軸向激振大動態(tài)負(fù)荷：2Hz/4KN 
• 軸向力：配水下傳感器，大耐壓 7Mpa，量程 4KN，精度<0.1%F.S，分辨率 1N
• 軸向變形：量程 100mm，位移精度<0.1%F.S，分辨率 0.001mm 
• 圍壓：量程 900Kpa，精度<0.1%F.S，分辨率 1kPa 
• 反壓：量程 2Mpa，精度<0.1%F.S，分辨率 0.1kPa 
• 孔隙壓力：量程 1Mpa，精度<0.1%F.S，分辨率 0.1kPa 
• 體積變化：0-250ml，精度<0.1%F.S，分辨率 0.01ml 
• 剪切速率：0.001mm/min~30mm/min，無級調(diào)速 
• 試驗尺寸：φ39.1mm、φ61.8mm（其他尺寸可定制） 
• 壓力室耐壓：7Mpa 

五、系統(tǒng)組成配置和選項

• 數(shù)據(jù)采集和數(shù)字控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)采用 32 位高速 ARM 處理器，配合數(shù)字電路對位移和荷載進(jìn)行閉環(huán)控制；配有 24 位數(shù)據(jù)采集（A/D）；配有高精度比例閥，能夠精確、穩(wěn)定的控制圍壓壓力；配有 800x600 液晶顯示觸控屏， 顯示各項試驗指標(biāo)；配有高速 RJ45 網(wǎng)絡(luò)口，實現(xiàn)與計算機軟件通訊；

• 高精度伺服電機加荷系統(tǒng)

采用伺服點電機控制加荷加荷系統(tǒng)，能高效、高精度實現(xiàn)軸向位移和壓力的控制；該系統(tǒng)為動三軸   實驗的重要環(huán)節(jié)，不僅為試樣施加固結(jié)壓力，同時還為土樣施加動態(tài)位移的關(guān)鍵功能。它由伺服控制   系統(tǒng)及精密的滾珠絲桿推進(jìn)加荷平臺向壓力室施加軸向荷載，可進(jìn)行開環(huán)和閉環(huán)控制的應(yīng)力式和應(yīng)變式   的三軸試驗。該系統(tǒng)的靜態(tài)加荷速率（0.001~30 mm/min)是由伺服電機、驅(qū)動器、單片機控制系統(tǒng)以及荷重傳感器等組成。在動態(tài)加荷條件下，該系統(tǒng)由單片機控制的動位移設(shè)置進(jìn)行多級應(yīng)變控制的三   軸實驗。

• 高精度壓力/體積控制器（可根據(jù)需求定制更大量程） 

配備一套 2MPa/250cc 壓力/體積控制器，用于控制反壓的控制及排水量的測量，可實現(xiàn)恒流和恒壓兩種加載模式；內(nèi)置過載過壓保護(hù)裝置，壓力測量精度為滿量程的 0.1%，分辨率為 0.1kPa，體積測量精度為滿量程的 0.1%，分辨率為 0.01ml

• 水下荷重傳感器

內(nèi)置 3KN 水下荷重傳感器，大耐壓 7Mpa，精度為滿量程的 0.1%，分辨率 0.1N

• 可實現(xiàn)近三軸試驗

伺服電機控制，可實現(xiàn)普通三軸的剪切、壓縮等試驗

• 計算機數(shù)據(jù)采集處理軟件 

一套集控制、采集、處理于一體的軟件平臺，利用網(wǎng)絡(luò)通訊，實時控制試驗的進(jìn)行；具有數(shù)據(jù)采集功能，可脫機運行，待試驗完成由儀器讀取數(shù)據(jù)；具體數(shù)據(jù)處理功能，繪制摩爾包線，計算 C、φ， 繪制滯回圈等等。

• 實驗儀壓力室

動三軸實驗儀壓力室是試驗的主要核心部分，它是由土樣、土樣底座、土樣帽、以及包在土樣外面的乳膠薄膜；壓力室外殼是由耐高壓的有機玻璃圓筒、鋁合金底座、頂蓋、傳壓活塞、活塞套、圍壓比   例閥加載系統(tǒng)以及在壓力室底部裝有孔隙壓力傳感器，反壓力、進(jìn)氣排水、孔隙壓力等管道， 以及各種傳感器電纜相關(guān)緊固件接口與閥門。

• 圍壓控制裝置 

在通常情況下，圍壓采用液壓控制裝置，但由于振動對于圍壓產(chǎn)生一定波動，目前該裝置采用氣壓控制。氣壓控制由一個進(jìn)口比例閥提供穩(wěn)定的氣壓源。壓力范圍：0~900Kpa 這種方法操作起來方便。如果有必要時在壓力室內(nèi)可加入清水至上排水位置，然后進(jìn)行氣壓控制。

• 反壓體變與孔壓測定系統(tǒng)

        反壓力施加主要是解決土樣的飽和問題，當(dāng)然解決飽和的方法很多：有真空抽氣飽和、水頭飽和、反壓力飽和等方法。對于一般的粘性土滲透系數(shù)：大于 n*10-7cm/s 可以采用反壓力體變系統(tǒng)即液壓控制器，對土中氣泡進(jìn)行壓縮，提高其飽和度，但在這套系統(tǒng)中我們可以向土樣內(nèi)部一端施加反壓力，   并在土樣的另一端讓其排水，使土樣的氣泡在循環(huán)水的作用下排除同時可以測量體變，孔壓的測定由 孔壓傳感器的數(shù)字量輸入單片機存儲或直接輸入電腦。