苏州拓测仪器设备有限公司机电数控高压直剪仪的研发和使用说明

目前用于直接剪切试验的应变控制式直剪仪,其垂直压力的施加方法基本采用的是杠杆  式砝码加荷结构,该加荷结构可承受的垂直压力小。而现阶段，随着建筑工程和岩土工程技  术的发展，该加压方式已经远远落后现代化的进程，并在技术方面也逐步开始显露弊端。机  电数控高压直剪仪采用了全自动垂直加压装置，可根据取土的深度不同施加相应的固结压力， 解决了应变控制式直剪仪加荷结构可承受的垂直压力小,同时更加逼真地模拟土样在地层中  所受荷载的实际情况。

一、前言

随着国民经济的不断发展，我国地下空间的开发与利用越来越被人们所重视，因此土木建筑与岩土工程的应用技术和土工试验的各项参数的测试要求越来越高，尤为突出的是对室内试验的精度和可靠性。土的抗剪强度是土的重要力学性质之一，建筑物地基和路基的承载力、地下挡土墙和地下结构、堤坝、基坑、路堑以及各类边坡的稳定性均由土的抗剪强度所控制。因此，正确测定土的抗剪强度在工程上具有重要意义。对于目前的直接剪切试验来说， 应变控制式直剪仪的结构和加压方式还停留在上世纪五、六十年代的传统技术，针对现有这种落后的现状，采用全自动垂直加压装置，不仅可以改变现有仪器设备加荷结构可承受的垂直压力小，还可以根据取土的深度不同施加相应的固结压力，为深层土样提供不同的垂直压力，更地模拟土层真实受压情况，减少试验误差，提高试验效率。

二、机电数控高压直剪仪
机电数控高压直剪仪与传统的应变控制式直剪仪的试验原理和步骤*相同，区别在于前者可以根据土样在土层所受荷载的实际应力，在进行直剪试验时给予不同垂直压力，尤其是深层土样需要高强度的垂直压力时，通过机电数控装置对土样自动加压、自动减压，并利用计算机软件自动数据采集、计算成果、绘制图表，减少试验误差，提高试验效率，为工程设计提供更为准确的试验数据。
1、机电数控高压直剪仪的组成
机电数控高压直剪仪,主要包括: 应变控制式直剪仪、全自动垂直加压装置、直剪仪框架。如图 7-1、图 7-2。

图7-1

图7-2

2、机电数控高压直剪仪工作原理及方法
机电数控高压直剪仪的核心内容为全自动垂直加压装置，由下横梁、螺纹杆、立柱、传感器下接头、传感器、横梁、盖形螺母、锁紧螺栓、竖向加荷控制器、控制器座、齿轮、涡轮蜗杆升降装置、深沟球轴承组成。如图 7-3、图 7-4、图 7-5。
机电数控高压直剪仪的操作流程主要如下：全自动垂直加压装置加载在直剪仪试验平台上，试样按试验规范要求制备好后，装入直剪仪，根据试样的取土深度确定需施加的垂直压力值，并按此值在本装置的竖向应力加载系统中进行设置，系统根据设置对土样施加垂直压力，并同时将该压力值传送至荷重传感器，整个加压过程结束。试验完成后按上述过程进行减压。试验过程中全程自动加压、自动减压、自动数据采集。

图7-3

图7-4

图7-5

3、传统应变控制式直剪仪与机电数控高压直剪仪的比对
传统应变控制式直剪仪采用杠杆式砝码加荷结构，机电数控高压直剪仪应用全自动垂直加压装置进行试验。土样取自上海某地区同一土层的钻孔原状土样，均是在保证原始状态样的情况下，通过天然密度来控制其试验土样的一致性，采用同一试验方法的对比试验，试验结果如表 7-1。

表7-1

通过试验数据比对可看出机电数控高压直剪仪和传统剪切试验仪器一样，准确地反映了土样的直剪力学指标，能有效提供试验成果。
4、机电数控高压直剪仪的高压试验成果
机电数控高压直剪仪的主要技术指标：1 固结压力范围：0kPa～3200 kPa，并在这个范围内可以任意设定固结压力值；2 剪切应力范围：0kPa～3200 kPa，可以满足各种土性的试验研究；3  仪器土样面积：30cm2，高度 2～2.5cm;4  仪器剪切位移量测设备,全量程 0.2%的传感器；5 剪切速度范围：0.01～3mm/min，可以满足慢剪试验、固结快剪试验、快剪试验等多种试验方法；6 仪器的数据采集、储存、传输以及处理均满足国家标准和规范。
传统的应变控制式直剪仪加压荷载大为 400kPa，不能满足深层土样直剪试验的加压荷载要求。机电数控高压直剪仪可以根据土样位于土层的实际应力与土层深度不同需求，提供不同的加压荷载，更能真实模拟土样在土体中的实际情况，从而得出的试验结果更真实、可靠，提高试验成果。试验成果如图 7-7、图 7-8。

图 7-7

图 7-8

三、苏州拓测仪器设备有限公司机电数控高压直剪仪特点

1、采用机电数控加荷系统，仪器设备结构紧凑，由计算机软件控制加压系统操作，自动化操作流程使用方便，从而提高直剪试验的效率及试验频次，同时提高试验质量。
2、机电数控高压直剪仪应用全自动双联垂直应力装置，可设定 0kPa～1600kPa 之间的任意垂直压力值，改进了原来砝码只能 5kg 加一次荷载的局限性，解决了传统的应变控制

式直剪仪加压荷载大为 400kPa 限制。更能真实模拟土样在土体中的实际情况，从而得出的试验结果更真实、可靠，提高试验成果。
3、机电数控高压直剪仪应用全自动双联垂直应力装置代替了原有的砝码加荷系统，有效地避免搬动砝码的危险性，消除了试验过程中的安全隐患。大大减轻人工劳动强度，降低人工成本。
四、结论
机电数控高压直剪仪可以根据试验土样取土深度的不同对土样施加相应的固结压力，得到的试验成果更能体现土样在自然状态的真实性，得出的试验成果更可靠、，更好得为工程设计提供良好的试验数据依据，对工程建设的安全性和经济性具有积极作用。
机电数控高压直剪仪是一台设备结构紧凑、机电一体智能型的直接剪切试验仪器。它适用范围广，兼容性很强，可以适用低压、中压、高压等多种压力形式的直接剪切试验。尤其适用于大型堤坝、高层或超高层深层土的抗剪强度试验。

苏州拓测仪器设备有限公司机电数控高压直剪仪的研发和使用说明