動三軸儀

土體動態測試技術，直接影響著土動力特性研究和土體動力分析計算的發展，起著正確揭示土的動力特徵規律和完善分析計算理論的重要作用，是土動力學發展的基礎。在室內進行土的動力特性試驗，主要包括兩方面的內容：

（1）確定土的動強度，用以分析在大變形條件下地基和結構物的穩定性，特別是沙土的振動液化問題；

（2）確定剪切模量和阻尼比，用以計算在小變形條件下土體在一定範圍內所引起的位移、速度、加速度或應力隨時間的變化。

振動三軸試驗所涉及的基礎理論，包括：振動與波的基本概念，地震的有關知識，受力體的三嚮應力等。

早在五十年代末，中國國家水利科學院就在黃文熙教授等領導下，開始利用振動三軸儀試驗方法來研究飽和地基及邊坡的抗液化穩定性；六十年代初期，振動三軸試驗被正式列入水電部的《土工試驗操作規程》，這大大推動了土動力特性的實驗研究工作。

傳統的振動三軸儀一般包括壓力室、激振設備和量測設備三個系統。

振動三軸儀的壓力室與靜三軸儀的壓力室基本相同，結構材料、密封形式也大體一樣。

在量測設備方面，振動三軸儀要比靜三軸儀複雜一些。振動三軸儀的量測記錄，一般採用電測設備，即將動力作用下的動孔隙水壓力、動變形和動應力的變化，通過感測器轉換成電量或電參數的變化，再經過放大，推動光電示波器的振子偏轉，引起光點移動，並在紫外線感光紙帶上分別記錄下來。

振動三軸儀的激振設備，根據產生激振力方式的不同，可以分為電-磁激振式、慣性力振動式和電-氣激振式等類型。每種類型又分為單向激振和雙向激振兩種。

隨著土工試驗技術不斷進步，像英國GDS等專業土工試驗儀器研究者逐漸研發出了新型動三軸儀，儀器的動力方式、工作原理等都發生了革命性變化，新型動三軸儀解決了傳統三軸儀存在的很多問題，儀器參數性能提高，能完成更高性能的動三軸試驗。

動三軸儀可選擇的頻率範圍包括0.01-10Hz；

可選擇的軸向荷載包括：0-60kN；

可選擇的額定試樣範圍：38mm、50mm、70mm、100mm，最大可做到150mm；

圍壓：0-3MPa；

以上指標可根據試驗需要定製。

動三軸儀有以下分類：

電機控制動三軸

電機控制的動三軸試驗系統是研究型動三軸測試系統。該系統將三軸壓力室和動力驅動器合為一體，從壓力室底座施加軸向力和軸向變形。壓力室由裝有馬達驅動的基座螺旋傳動。當沒有選擇徑向動力驅動器時，通過平衡錘消除動態試驗對恆定圍壓的影響。系統由動三軸軟體來控制。任一循環的數據都可以實時記錄和顯示出來。

技術參數：

（1）位移量程=100mm

（2）位移精度=35μm/50mm(即：0.07%)

（3）位移解析度=0.208μm

（4）軸向力精度=<荷重感測器量程的0.1% (即：對於10kN的荷重感測器來說，其精度為1N)

（5）軸向力解析度=16 bit(即：對於10KN 荷重感測器來說<0.4N，對於40KN 荷重感測器來說<1.5N)

（6）每個周期可以控制的數據點數=10,000@1Hz，2000@5Hz

（7）最大可以存儲的數據點數=1000點/周期

雙向振動三軸儀

（1）可進行強震、動強度、動態模量及阻尼比等土體動態指標測試

（2）採用動態伺服電機從壓力室下方載入

（3）兼容所有靜三軸測試系統的測試功能

（4）最高級別的動三軸測試設備

（5）在10Hz範圍內獨立循環程式控制軸向和徑向載入。可以施加正弦波、方波、三角波

基本型動三軸儀

除了動態三軸試驗外，動三軸系統也可以進行傳統的三軸試驗，例如不排水不固結試驗（UU），固結不排水試驗(CU)，固結排水試驗(CD)以及更高級的試驗例如應力路徑、K0固結和彈性模量試驗等。

技術規範：

（1）最大測試頻率：5Hz

（2）最小測試頻率：靜態，比如小於0.001Hz

（3）高精度的動態電機伺服作動器。

（4）可以使用標準三軸壓力室（升級到動態的密封元件和軸承）。

（5）可選的試樣尺寸（取決於選擇的壓力室）：

- Φ38×76mm (或者Φ39.1×80mm)

- Φ50×100mm

- Φ70×140mm (或者Φ61.8×123.6mm)

- Φ100×200mm (或者Φ101×202mm)

- Φ150×300mm

（6）16-比特的動態數據採集

（7）16-比特的動態驅動控制通道

（8）圍壓可達到2MPa (取決於壓力室的選擇)

（9）很小的室內佔地空間

（10）不需要液源裝置

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