动叁轴仪是一种用于岩土工程、土木工程和地质力学研究的关键实验设备,主要用于模拟土壤或岩石在复杂应力条件下的力学行为。其核心功能包括对动、静轴向应力、侧向压力、孔隙水压力以及轴向加载程序的精确控制。
1.轴向应力控制(动、静载荷):
静态轴向应力:通过施加恒定或缓慢变化的轴向力,模拟土壤在静载(如建筑物地基、路基)下的压缩或剪切特性。
动态轴向应力:施加周期性或随机波动的动载荷(如地震、交通振动),研究土壤的动态响应(如液化、震陷)。
控制方式:可设置应力幅值、频率、波形(正弦波、叁角波等)及加载时长。
2.侧向压力控制:
通过气压或液压施加侧向围压,模拟土壤在叁维应力状态下的受力环境。
侧向压力可恒定或动态变化,用于模拟不同深度或复杂应力路径下的行为。
3.孔隙水压力监测与控制:
监测:实时测量样品孔隙水压力,计算有效应力,分析土壤的固结、液化或渗透特性。
控制:部分高*设备可主动调节孔隙水压力,模拟饱和或非饱和条件。
4.轴向加载程序:
支持多种加载模式:
单调加载:恒定速率压缩或拉伸,测试峰值强度和变形。
循环加载:模拟反复荷载(如波浪、地震),研究疲劳特性。
应力/应变控制:根据实验需求切换控制模式(如应变控制测试软化特性)。
可编程实现复杂加载路径(如先静载后动载)。
二、动叁轴仪的组成与原理
1.主要组件:
压力室:容纳圆柱形土样,施加侧向压力(通常通过气压或液压)。
轴向加载系统:通过电动或液压作动器施加动态或静态轴向力。
孔隙水压力系统:连接基底或样品顶部,监测或控制孔隙水压力。
传感器与数据采集系统:
轴向位移传感器(测量变形)。
孔压传感器(监测孔隙水压力)。
载荷传感器(测量轴向力)。
数据采集仪(记录应力、应变、孔压随时间的变化)。
2.工作原理:
将土样(原状土或重塑土)封装在橡胶膜内,放入压力室。
施加侧向压力和轴向应力,模拟叁轴应力状态。
通过动态或静态加载程序,观察土样的变形、强度和孔隙水压力变化,分析其力学特性。
