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雙壓力室應(yīng)力相關(guān)土水特征曲線三軸儀(3D-SDSWCC)是一套新型全系列吸力控制應(yīng)力相關(guān)土水特征曲線量測系統(tǒng)。

得益于Geo-experts公司對非飽和土理論和試驗技術(shù)的研究，3D-SDSWCC土水特征曲線三軸儀可通過三種不同的吸力控制技術(shù)（軸平移、滲透和蒸汽平衡技術(shù)）控制0.1kPa到300MPa的吸力。通過更換底座和吸力控制系統(tǒng)，這套設(shè)備可以得到完整吸力范圍的應(yīng)力相關(guān)土水特征曲線（SDSWCC）。

在試驗過程中，通過內(nèi)置壓力傳感器不間斷測量施加在土樣上的應(yīng)力，還可以通過雙壓力室和高精度差壓傳感器連續(xù)測量土樣的總體變化。使用Geo-Experts（3D-SDSWCC）可以靈活控制應(yīng)力和吸力路徑，測得的應(yīng)力相關(guān)土水特征曲線更接近現(xiàn)場土樣的性質(zhì)。

產(chǎn)品性能：

（1）可以模擬土體三軸應(yīng)力狀態(tài)
（2）通過三種不同的吸力控制技術(shù)施加和控制0.1kPa-300 MPa的吸力
（3）通過一個試樣和一套儀器即可獲得0.1kPa-300MPa完整的脫濕和吸濕應(yīng)力相關(guān)土水特征曲線（SDSWCC）
（4）通過雙壓力室和高精度差壓傳感器（DPT）可以精確測量土樣的總體變
（5）通過高精度內(nèi)置壓力傳感器監(jiān)測豎向應(yīng)力
（6）精確不間斷監(jiān)測土樣的水體變化

（7）通過高精度位移傳感器（LVDT）監(jiān)測軸向變形

工作原理：

使用Geo-Experts（3D-SDSWCC）可以模擬土體的三軸應(yīng)力狀態(tài)。通過控制豎向加載系統(tǒng)施加軸向力和采用壓縮氣體施加圍壓，可以使土樣達(dá)到任意各向同性和各向異性固結(jié)應(yīng)力狀態(tài)。此外，Geo-Experts (3D-SDSWCC)可以通過改變底座采用下列任一技術(shù)在試驗中施加和控制吸力

軸平移技術(shù)

該技術(shù)采用帶高進(jìn)氣值陶土板的底座。利用土樣底部的飽和陶土板，在裝有土樣的氣密容器上施加一定的氣壓，從而控制土樣的孔隙氣壓。孔隙水壓力在土樣底部的高進(jìn)氣值陶土板的作用下與大氣壓力保持一致，因此基質(zhì)吸力就等于施加的空氣壓力。通過這種技術(shù)可以控制從0.1kPa到陶土板進(jìn)氣值（AEV）之間的吸力。

滲透技術(shù)

該技術(shù)采用帶半透膜的底座和大分子溶液（如聚氧乙烯，PEG）。根據(jù)滲透原理，試樣和大分子溶液由半透膜隔開，大分子無法進(jìn)入土樣，而水和常見離子可以自由通過半透膜。試驗時，PEG溶液在試樣底部循環(huán)，試樣含水量變化通過電子天平監(jiān)測。平衡時，土樣吸力可以從PEG溶液的濃度和滲透吸力的標(biāo)定關(guān)系曲線中獲得。通過這種技術(shù)可以控制0.1到10MPa的吸力。

蒸汽平衡技術(shù)

該技術(shù)采用帶透水石的底座以及飽和鹽溶液。不同的飽和鹽溶液產(chǎn)生不同相對濕度的蒸汽。試驗時，蒸汽在土樣和鹽溶液中循環(huán)，試樣含水量變化通過電子天平監(jiān)測。土樣平衡吸力可以根據(jù)熱力學(xué)關(guān)系，從相對濕度中獲得。通過這種技術(shù)可以控制10到300MPa的吸力。

雙壓力室體積量測系統(tǒng)

Geo-Experts (3D-SDSWCC)配備有雙壓力室，其中末端開口的瓶狀內(nèi)壓力室安裝在外壓力室內(nèi)部，并且會先充滿水。具有固定水位線的參照管安裝在內(nèi)壓力室的外側(cè)壁上。土樣體積的變化都會引起內(nèi)壓力室的水位變化，并且會被高精度差壓傳感器（DPT）記錄下來。通過標(biāo)定曲線換算出總體變。下面圖形中實測的應(yīng)力相關(guān)土水特征曲線（SDSWCC）反應(yīng)了三種不同應(yīng)力條件的影響。

應(yīng)力狀態(tài)對應(yīng)力相關(guān)土水特征曲線（SDSWCC）的影響

技術(shù)參數(shù)：

● 吸力范圍： 0.1kPa~300MPa
● 試樣直徑*: 90 mm 或140 mm
● 試樣高度: 最大25 mm

● 環(huán)境溫度: 5 oC – 50 oC

雙氣動壓力氣缸和調(diào)節(jié)器：

● 最大壓力： 500 psi (35 巴)
● 流量： 40 SCFM (68 m3/小時) @ 100 psi（7 巴）
● 低壓力控制： 0.5?–30 psi（0.03–2巴）
● 高壓力控制： 2– 150 psi (0.1 – 11 巴)

● 高進(jìn)氣值陶土板**： 5 巴

垂直氣動加載架

● 承載力： 10 kN
● 行程： 50 mm
● 壓力氣缸控制范圍： 0– 4.5 巴

● 調(diào)節(jié)器控制范圍： 0– 10 巴

壓力傳感器

● 量程： 2 MPa
● 額定輸出： 0.5 mV/V
● 非線性： 2 % RO

● 指示器： 1 通道，4位

位移傳感器

● 量程： 5 mm
● 額定輸出： 5 mV/V ± 0.3 %
● 非線性： 0.3 % RO

● 指示器： 1 通道，4位

10 差壓傳感器

● 量程： －10 ~ +10 kPa
● 輸入電壓： ±8 ~ ±15 VDC
●輸出電壓： －5 ~ +5V
* 可根據(jù)客戶要求配置不同尺寸的底座，如100mm和150mm
** 可根據(jù)客戶要求配置1，2，3，5或15巴的高進(jìn)氣值陶土板

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