一、簡介
本機(jī)是依據(jù)《土工試驗(yàn)規(guī)程 JTG 3430—2020》和《土工試驗(yàn)技術(shù)手冊(cè)》，綜合國內(nèi)外已有的研究資料，采用伺服電機(jī)加載技術(shù)、測(cè)量控制器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)研發(fā)的，主要用于測(cè)試土壤在真實(shí)的三向應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)力應(yīng)變滲流耦合試驗(yàn)。
系統(tǒng)由伺服電機(jī)控制的主機(jī)（伺服中、小主應(yīng)力加載的壓力室）、測(cè)量控制系統(tǒng)（多通道閉環(huán)測(cè)控儀及小、中、大壓力傳感器、孔壓反壓傳感器、體變傳感器）、計(jì)算機(jī)控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成；微機(jī)與多通道閉環(huán)測(cè)控儀相聯(lián)，可對(duì)整個(gè)過程實(shí)行全自動(dòng)控制。
本機(jī)特點(diǎn)：
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(diǎn)；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(diǎn)。
2、功能多：試驗(yàn)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(jī)對(duì)話靈活、數(shù)據(jù)存貯自動(dòng)化程度高。微機(jī)自動(dòng)測(cè)量試樣三個(gè)方向的應(yīng)變?chǔ)?、ε2、ε3和三個(gè)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(yàn)過程中，需要量測(cè)的數(shù)據(jù)均由自動(dòng)采集系統(tǒng)完成。
二、結(jié)構(gòu)原理及各部分說明
（一）主機(jī)部分
a)主機(jī)架
主機(jī)架由基座、回形整體式加載框架（含真三軸及常規(guī)三軸壓力室），基座箱體內(nèi)裝有自動(dòng)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伺服電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)
軸向壓力和側(cè)向壓力由伺服電機(jī)減速機(jī)滾珠絲桿推進(jìn)平臺(tái)向試件施加σ1 及σ3；伺服電機(jī)則由全數(shù)字閉環(huán)控制儀控制，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(yàn)。伺服電機(jī)的脈沖頻率或者試驗(yàn)的應(yīng)變速率可滿足各種試驗(yàn)方法的加荷應(yīng)變條件，并達(dá)到國家三軸試驗(yàn)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(dú)立控制的液壓加荷裝置組成。由伺服電機(jī)減速機(jī)滾珠絲桿推動(dòng)液壓筒中的移動(dòng)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(gè)σ2的液壓腔，從而使土試件在σ2作用下進(jìn)行三軸試驗(yàn)，可以采用應(yīng)力式進(jìn)行σ2加荷試驗(yàn)。
σ2液壓控制系統(tǒng)采用全閉環(huán)控制儀控制，可以獨(dú)立控制試驗(yàn)過程，也可以通過RS232接口聯(lián)接計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。
d)真三軸試驗(yàn)壓力室兼容平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)
壓力室由有機(jī)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(yàn)和平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)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(tái)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(cè)量控制系統(tǒng)
1）多通道閉環(huán)測(cè)控儀
由5個(gè)伺服電機(jī)控制通道，五個(gè)壓力通道，6個(gè)位移通道，一個(gè)體變控制通道組成，可由微機(jī)聯(lián)機(jī)進(jìn)行控制和數(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(cè)量和控制σ2液壓腔內(nèi)的中主應(yīng)力；
2、用以測(cè)量土體內(nèi)的孔隙水壓力Uw；
3、用以測(cè)量土體在排水條件下的ΔV增量；
4、用以測(cè)量軸向壓力σ1；
5、測(cè)量小主應(yīng)力σ3；
6、測(cè)量反壓力σ b；
2）位移傳感器
采用LVDT位移傳感器，根據(jù)試驗(yàn)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(gè)ε3位移傳感器。
C、σ2液壓腔內(nèi)安裝4個(gè)水下LVDT位移傳感器。在其中兩個(gè)對(duì)稱的液壓腔內(nèi)的土樣中心點(diǎn)和1/4處各裝有兩個(gè)傳感器，用來計(jì)算土樣平均的ε2應(yīng)變量。
（三）計(jì)算機(jī)控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
根據(jù)試驗(yàn)需要可實(shí)行在應(yīng)力控制式和應(yīng)變控制式條件下的真三軸試驗(yàn)和平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)，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(shí)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(jì)算機(jī)、打印機(jī)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：真三軸試驗(yàn)70mm×70mm×35mm；
2.大主應(yīng)力：30KN，精度 0.3%F.S
3.中主應(yīng)力：2MPA，精度 0.3%F.S
4.小主應(yīng)力：10KN，精度 0.3%F.S
5.反壓力：0～1000KPa（精度小于 0.3%F.S）
6.孔隙壓力：0～2000KPa（精度小于 0.3%F.S）
7.豎向位移：0～30mm（精度小于 0.3%F.S）
8.側(cè)向位移：0～10mm（精度小于 0.3%F.S）
9.加載速率：0.001～10mm/min
10.中主應(yīng)力（σ2）方向：量程范圍 0～5mm，分辨率為 0.001mm
11.多通道數(shù)據(jù)采集器 16 位 AD/DA 轉(zhuǎn)換器采集系統(tǒng)，具有循環(huán)檢測(cè)功能，采樣速率不低于 4kHz
12.計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)：
1）、計(jì)算機(jī)：中國臺(tái)灣研華工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，英特爾雙核 E5500處理器/2G內(nèi)存/500G硬盤/DVD/20寸液晶顯示器；
2）、打印機(jī)：惠普（A4）黑白激光打印機(jī)；
3）、控制和數(shù)據(jù)處理軟件
