[发明专利]一种基于MTS电液伺服试验机的土工三轴剪切试验设备

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程研究领域，具体地指一种基于MTS电液伺服试验机 的土工三轴试验设备。

背景技术

近年来，随着我国工程建设的快速发展，特别是岩土工程领域，超高边 坡的支护，深基坑的开挖，地质灾害研究等复杂工程地质条件下的研究越来 越深入，对室内土工试验的要求越来越高。土是一种十分复杂的天然材料且 多处于三向应力状态，许多情况下，简单应力状态下的实验不能完全反映工 程实际中土的应力状态。土工三轴试验系统是一种符合现代岩土工程领域， 研究土的力学特性的新型实验设备，它能比较完整地模拟土在各种复杂工况 下的力学性能，是科学研究和工程设计的重要依据。为了充分认识复杂应力 状态下土的力学性质，因此开展室内土工三轴试验显得十分重要。

1.常规土工三轴仪

土工三轴仪是研究土的力学性质的重要工具，科研院所和大专院校的实 验室逐渐添置了土工三轴仪。土工三轴仪的应用范围广，可以测定土的强度 参数、应力应变参数、土的消散系数、静止侧压力系数及渗透系数等，适用 于各种土类，如原状土、重塑土以及砂砾等。土工三轴仪可以模拟工程现场 的应力状态，施加主应力及加载路径，而对于有结构性的土，可以较真实地 反映土的应力应变特征。常规土工三轴仪由压力室、压力体积控制器和轴向 加载装置组成。试验土样置于压力室内，注水后通过压力体积控制器调节压 力室内的围压和反压，轴向加载装置一般由步进电机提供轴向力，通过试件 上部压杆对试样施加轴向力。

缺陷：国产土工三轴仪轴向加载装置一般为步进电机。其提供轴向力源 不够稳定且加荷吨位较小，设备所用传感器精度不够高，设备的时间耐久性 较差，只能满足最基本的三轴实验所需。而进口设备虽然精度较高，但是所 能提供的轴向力源单一且吨位较低，进口设备及配件价格昂贵维修困难，可 拓展性较差。

2.MTS电液伺服试验机

材料试验机是各种条件和环境下测定金属材料、非金属材料的机械性能、 工艺性能的精密测试仪器。科研院所和大专院校的实验室在探索新材料、新 工艺、新技术的过程中，材料试验机是一种不可或缺的重要仪器。MTS电液 伺服试验机为闭环伺服控制系统，伺服系统执行组件精度高，可靠性好，抗 干扰能力强，响应速度快，可以自动精确地控制实验过程，操作方便高效。 MTS电液伺服试验机在提供高精度加载力源的同时，可实现等速率加载、等 速率变形、等速率位移等控制过程，并可在一次实验中实现力、变形、位移 三段控制，各控制之间平滑转换，是理想的加载力源系统。

缺陷：MTS电液伺服试验机目前仅限用于金属材料和某些非金属固体材 料的物理力学单轴性能试验，而岩土以及沥青混凝土等散粒材料具有显著的 压敏性，往往需考虑三轴压缩应力应变性质。因此，MTS电液伺服试验机将 不能直接开展三轴压缩实验，这无疑大大降低了MTS电液伺服试验机的可拓 展性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于MTS电液伺服试验机的土工三轴剪切试验 设备。