GDS温控应力路径三轴试验系统----南京林业大学案例

南京林业大学GDS应用案例——温控应力路径三轴试验系统

提出问题

王海波老师拥有多年的岩土试验教学和实地试验经验，曾经留学澳洲，对国内外的岩土行业认识颇深，且具有很独到的见解。

（参见：扁铲侧胀试验应力路径的三轴模拟分析，南京林业大学学报（自然科学版）2011, 35(4): 121-125；WPS-FA-EPS填料导热系数试验研，2010, 32(8), 1297-1302.岩土工程学报等）.

我们都知道通过土体的应力路径试验，可以模拟土体实际的应力历史，全面研究应力变化过程对土的力学性质的影响。此方面的研究在国内外逐渐增多，基于Bishop-wesley架构的应力路径三轴被大家广泛接受，但是土体的应力变化通常伴随环境的变化。

环境中的变化因素包括湿度、温度以及化学物质介入。实际环境中温度的变化是Z常见的变化因子，很多工况中温度变化高达几十度。这样的变化同时伴随应力变化，将会对土的力学性质产生什么影响? 不同的土在同样的变化条件下会有什么区别? 这是需要进行研究的问题。

解决方案

为了研究上述问题，基于南京林业大学已经购买的GDS应力路径三轴进行改造，以适合试验。原设备采用Bishop & Wesley三轴压力室，试样直径38/50mm：

-ZD围压1700kPa

-ZD轴荷载7kN

-±25mm位移传感器

-2Mpa孔隙水压力传感器

-八通道数据采集装置

-反压和围压压力体积控制器

并配备多个软件模块用于顺利进行试验。

在此设备基础上，对压力室进行改造，压力室内安装上可以循环冷液的铜管，并加入可以实际监测温度的传感器。温度的变化通过另外购置的水浴来控制，试样的实际温度通过置入的温度传感器监测并采集传输到GDSLAB软件中。

水浴根据实时的温度变化来伺服监控温度。

试验过程中通过GDS软件控制应力或应变试验，通过水浴进行温度的控制，所有的数据包括温度数据都可以通过软件记录下来。

图 1. GDS的应力路径三轴仪

试验结果

应力路径试验在加入温度环境因素后，试验的形式和维度都发生了变化。此项改造，扩展了应力路径三轴仪的试验范围。

试验进行到现在，研究了部分土体的特定试验过程，获得了一些试验成果。

我们对于改造的每个环节都积累了丰富的经验，过程中经过探求、改造、失败、再探求、再改造的循环过程ZZ达到成功，不正是体验了科研的精神和含义。

另外本设备曾经升级过非饱和土的相关硬件，未来的研究方向可能会加入土类材料的这一状态，以获得与实际工况更相符合的结果。

结论和感谢

设备改装过程中得到了GDS公司和欧美大地公司工作人员的大力支持。工作人员会根据自己的经验为设备的改造提供参考。另外工作人员在传感器的挑选的和适配时，给出了很专业的建议，使得传感器与设备无缝连接。温控改造过程中对于软件方面的修改适配，工作人员也给予了很大的帮助。

原设备应力路径三轴试验系统操作简单，扩展性好。支持人员具有专业水平和较高的素养，未来我们会更倾向于跟GDS公司再次合。作

图 2. 温控改造后的应力路径三轴

目前南京林业大学土木工程试验ZX除了拥有以上设备外，还配备了GDS的研究型动态三轴试验系统，GDS扭剪共振试验系统，GDS中压力自动三轴系统，GDS固结试验系统和弯曲元试验系统等，正持续为岩土科研和现场项目提供科学和技术支持。

参考文献

王效宾，杨平，王海波，戴海明. 冻融作用对黏土力学性能影响的试验研究[J]. 岩土工程学报. 2009(011): 1768-1772（EI收录）

王海波，杨平，何忠意，孔隙率与饱和度对粉土导热特性的影响[ (南京林业大学学报（自然科学版）). 2012, 36(2): 42-46（BY:CD）

南京林业大学土木工程学院土木工程实验ZX为江苏省省级实验教学示范ZX。设有水运研究所、道路与桥梁工程研究所、岩土与地下工程研究所、绿色建筑与结构研究所、江苏正本南林大研究ZX、木结构研究ZX、测绘工程研究所、国家林业局南方森林工程开发服务ZX、土建工程设计室、测绘与工程检测ZX、中俄合作交流ZX等科研和对外服务机构。学院每年开展科学研究课题和科技服务项目50余项，年出版学术论文、教材论著100多篇（部）。

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