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非飽和土直剪儀應用：

Geo-Experts 的應力相關非飽和土直剪儀，可以用來測量0kPa 到1.5MPa吸力范圍內，四個重要的機械和水力特性。四個特性分別是剪切強度，土水特征曲線，固結和體變。在給定應力狀態下，SDSWCC定義了吸力和飽和度之間的關系。

當土樣在凈應力和/或吸力下固結，任何土壤體積的變化，水分含量都可以被連續監測。

儀器還可以在直剪儀內進行完成應力相關土水特征曲線試驗，土水特征曲線完成后可以用同一個試樣以進行吸力控制直剪試驗之外，從而一舉兩得。

在給定的均衡凈應力和/或吸力下，可以施加應變速率可控的剪應力或者剪應變。通過位移傳感器（LVDT）還能測量剪切產生的剪脹或剪縮。

應力相關非飽和土直剪儀特性：

應力相關非飽和土直剪儀工作原理：

控制凈應力和吸力

      Geo-Experts允許土樣在K0應力條件下實驗，任何豎向應力都可以在膨脹計環內加載到土樣上。軸向力可以通過豎向氣動加載系統伺服控制施加，并且采用內置水下荷重傳感器和軸向位移傳感器進行自動數據采集。

      另一方面，換用不同的高進氣值陶土板，不同的技術用來加載和控制吸力以及剪切應力：

      1.   吸力控制軸平移技術 (ATT)
      這個技術要求底部安裝高進氣值陶土板（AEV）。孔隙氣壓（ua）加載到密封腔內，穿過試樣頂部的飽和低進氣值透水石加載到試樣上。
      孔隙水壓(uw)通過飽和高進氣值陶土板保持為大氣壓。因而，基質吸力（ua-uw）等于加載的氣壓。吸力從0.1kPa到高凈氣值陶土板（AEV）。
      2.  剪切應力控制技術
      剪切應力通過水平靜態液壓作動器，以及數字式壓力體積控制器實現閉環伺服加載及控制。
      水平剪切應力的測量采用內置水下荷重傳感器進行，由于采用內置的方式不需要進行加載桿壓力修正，也不受加載桿摩擦力的影響。水平變形采用高精度線性位移傳感器進行數據采集。

固結過程和土水特征曲線的測量

       Geo-Experts 可以被用來觀察特定凈應力和吸力下的土樣固結過程。體積變化（例如，剪縮/剪脹），特定凈應力和吸力下的水分含量可以持續準確的被監測。通過軸平移吸力控制技術可以準確控制試樣的吸力，通過電子天平可以連續測量土體脫濕或者吸濕的含水量變化，并且可以通過電腦實現含水量變化的自動測量和記錄。由于采用了蠕動泵進行自動氣泡沖刷，穿越陶土板逃逸的氣泡會被從管路中消除，確保電子天平測量到的是實際含水量變化。 

       另外，當恒定的條件到達時，在給定加載的凈應力和吸力下，等體積的含水量和飽和度可以被確定。因此，與水含量或飽和度關聯的給定凈應力和吸力，在全吸力穩態條件下的SDSWCC可以獲得。

剪切過程測量

        Geo-Experts能夠確定不同凈應力和吸力下剪切過程中很多參數的變化，包括切變強度和任何由此引發的土樣的體積和含水量變化。緊接著凈應力和（或）吸力平衡，在不同應變速率下的剪應力可以加載。任何相應的收縮或者膨脹的反應都可以通過豎向LVDT（位移傳感器）記錄。
       可測全吸力范圍內的脫濕和吸濕SDSWCC （土水特征曲線），吸力通過軸平移控制技術（ATT）進行控制。此外，測量的應力應變關系和不同應力狀態下相關的體積變化，分別如圖2(a)和(b)。

圖 1.全吸力范圍內的脫濕和吸濕SDSWCCs (Ng et al. 2011)

圖2.剪應力和膨脹性與剪切過程中的水平位移變化的曲線(Tse & Ng 2008)

應力相關非飽和土直剪儀技術規范：

應力相關非飽和土直剪儀設備結構：

一般規格

備注：以上是單聯設備組成，多聯配置以實際配置為準。