一、簡介

本機是依據(jù)《公路土工試驗規(guī)程JTG 3430-2020》和《土工試驗技術(shù)手冊》，綜合國內(nèi)外已有的研究資料，采用伺服電機控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)研發(fā)的，主要用于測試土壤在真實的三向應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)力應(yīng)變變化規(guī)律。

系統(tǒng)由伺服電機控制的主機及伺服中、小主應(yīng)力加載的壓力室、多通道閉環(huán)測控儀及小、中、大壓力傳感器、孔壓反壓傳感器、體變傳感器以及計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成；微機與多通道閉環(huán)測控儀相聯(lián)對整個過程實行全自動控制。

本機特點：

1、試樣σ2方向傳力板采用復(fù)合板，它可以隨試樣軸向變形而壓縮，確保試樣邊界的完好。克服了剛性板尺寸必須比試樣的尺寸小，該限制將導(dǎo)致試樣受力不均的缺點；也克服了柔性加壓 使試樣邊界不能保持平面形態(tài)的缺點。

2、功能多：試驗過程控制方式隨意設(shè)置即可進(jìn)行試樣的應(yīng)力路徑和應(yīng)變式控制；是土的本構(gòu)關(guān)系的理想設(shè)備。

3、人機對話靈活、數(shù)據(jù)存貯自動化程度高。微機自動測量試樣三個方向的應(yīng)變ε1、ε2、ε3和三個方向應(yīng)力σ1、σ2 、σ3 ，反壓力σb ，試樣排水量△V和試樣孔隙水壓力Uw 等全部試驗過程中，需要量測的數(shù)據(jù)均由自動采集系統(tǒng)完成。

二、結(jié)構(gòu)原理及各部分說明

（一）主機部分

a)主機架

主機架由基座、上橫梁、加荷平臺、直立型框架式反力裝置組成，基座和上橫梁采用高強度輕質(zhì)鋁合金制成；兩拉桿選用1cr18Ni 9T不銹鋼制成，基座箱體內(nèi)裝有自動控制系統(tǒng)電子線路和排風(fēng)裝置。

b)軸向壓力（主應(yīng)力）σ1 和側(cè)向壓力（小主應(yīng)力）σ3機械加荷傳動系統(tǒng)

軸向壓力和側(cè)向壓力由伺服電機減速機滾珠絲桿推進(jìn)加荷平臺向試件施加σ1 及σ3；伺服電機則由單片機微處理器控制，可進(jìn)行開環(huán)和閉環(huán)控制的應(yīng)力式和應(yīng)變式三軸試驗。伺服電機的脈沖頻率或者試驗的應(yīng)變速率可滿足各種試驗方法的加荷應(yīng)變條件，并達(dá)到國家三軸試驗規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)。

c)σ2液壓控制系統(tǒng)

液壓控制系統(tǒng)是由一組獨立控制的液壓加荷裝置組成。由伺服電機減速機滾珠絲桿推動液壓筒中的移動活塞向液體水施加壓力，液體水通過管道流向真三軸壓力室內(nèi)兩個σ2的液壓腔，從而使土試件在σ2作用下進(jìn)行三軸試驗，可以采用應(yīng)力式和應(yīng)變式進(jìn)行σ2加荷試驗。

σ2液壓控制系統(tǒng)采用微處理器電子技術(shù)，可以獨立控制試驗條件，也可以配置RS232接口計算機控制狀態(tài)。

d)真三軸試驗壓力室兼容平面應(yīng)變試驗

壓力室由有機玻璃圓筒、鋁合金底座、頂蓋、傳壓活塞、活塞套、可供真三軸試驗和平面應(yīng)變試驗使用的σ2液壓腔、防水位移傳感器，壓力室底座位于軸向加荷系統(tǒng)的平臺之上，底座中設(shè)有σ2、σ3、σ b、Δν、μ以及ε2、ε3等各種傳感器電纜線接口以及相關(guān)的緊固件、液壓腔和傳感器等固定支架。

(二)測量控制系統(tǒng)

1）多通道閉環(huán)測控儀

由三個伺服電機控制通道，五個壓力通道，三個位移通道組成，一個體變控制通道，可同微機聯(lián)機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2）壓力（體變）傳感器

壓力傳感器選用應(yīng)變片式傳感器，共6只；

1、用以測量和控制σ2液壓腔內(nèi)的中主應(yīng)力；

2、用以測量土體內(nèi)的孔隙水壓力Uw；

3、用以測量土體在排水條件下的ΔV增量；

4、用以測量軸向壓力σ1；

5、測量小主應(yīng)力σ3；

6、測量反壓力σ b；

3）位移傳感器

位移傳感器采用容柵式數(shù)字傳感器，根據(jù)試驗條件和裝置合理性可用于：

A、軸向變形，即在σ1作用下土體的ε1應(yīng)變量，量程可達(dá)0-30mm和30mm以上。

B、壓力室內(nèi)土樣ε3應(yīng)變量，主要安裝在土樣ε3應(yīng)變面的夾具上，考慮到ε3的側(cè)向應(yīng)變的均勻性和代表性，原則上在土樣σ3受力面的兩側(cè)，且分別在中部和1/4處各安裝一個ε3位移傳感器。

C、σ2液壓腔內(nèi)安裝4個水下位移傳感器。在其中兩個對稱的液壓腔內(nèi)的土樣中心點和1/4處各裝有兩個傳感器，用來計算土樣平均的ε2應(yīng)變量。

（三）數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)

根據(jù)試驗需要可實行在應(yīng)力控制式和應(yīng)變控制式條件下的真三軸試驗和平面應(yīng)變試驗，并進(jìn)行不同數(shù)據(jù)的采集和處理，尤其在應(yīng)力控制條件下按不同的控制時間采集土樣的ε1、μ、Δν、ε2、ε3或者在應(yīng)變控制條件下σ1、ε1、σ3、σ2、μ、Δν、ε2、ε3，從而建立各種相關(guān)曲線和模型以及相關(guān)參數(shù)。本部分由計算機、打印機和數(shù)據(jù)處理軟件組成。

三、主要技術(shù)指標(biāo) 

1、試樣尺寸：70mm×70mm×35mm

2、大、中主應(yīng)力：0～2000KPa（為不小于，精度小于 0.3%F.S）

3、周圍壓力：0～1000KPa（為不小于，精度小于 0.3%F.S）

4、反壓力：0～600KPa（精度小于 0.3%F.S）

5、孔隙壓力：0～2000KPa（精度小于 0.3%F.S）

6、豎向位移：0～30mm（精度小于 0.3%F.S）

7、側(cè)向位移：0～10mm（精度小于 0.3%F.S）

8、加載速率：0.001～4mm/min

9、中主應(yīng)力（σ2）方向：量程范圍 0～5mm，分辨率為 0.001mm 

10、數(shù)據(jù)采集器多通道 16 位 AD/DA 轉(zhuǎn)換器采集系統(tǒng)，具有循環(huán)檢測功能，采樣速率不低于 4kHz

四、配置清單