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加荷平臺向壓力室施加軸向荷載,，可進行開環(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,。