实验管理
非饱和土三轴试验仪

非饱和试验步骤

1. 饱和陶土板(15Bar)。

方法一:施加不超过50kPa的反压,打开孔压传感器 端阀门(下图红色箭头所指),排出管路和底座内部的气泡,然后关闭阀门,当发现陶土板上表面完全被水覆盖表明陶土板基本饱和,由于实验室较干燥,最好在陶土板上面覆盖已成透明薄膜。

方法二:在试样室内装一定量的水(水面高于陶土板20mm以上,打开孔压传感器端阀门,施加500kPa围压,直至连接孔压传感器的管路中不在存在气泡。

2. 安装试样。

在装样过程中应该借助辅助装样工具,时刻注意减小对试样的扰动,在安装试样帽之前应该用细毛刷或者手将试样与橡皮膜之间的气泡赶出, 试样安装后应采用抹布将底座上面的泥浆擦出避免进入压力室内部。安装时注意顶帽的连接管应旋转缠绕试样,以避免触碰内压力室。

3. 内压力室和参照管注水。

试样装好之后安装内压力室,安装前应该将底座上的内压力密封圈涂一层硅脂。将差压传感器的两根管道分别与内压力室和参照管相连。通过内室冲排水管道给内压力室注水,千万不能从压力室上部直接将水倒入以避免产生大量气泡;通过吸球给参照管注水,注水时让水沿着参照管壁流入。注水完成后观察内压力室与湿湿差压传感器连接管路出是否漏水,打开湿差压传感器上部的堵头(下图箭头所指,排出管路中的气泡,如果打开堵头水无法自由流出,可以采用吸球施加一定的压力来解决。气泡排完后保证参照管水位大约在2/3位置,内压力室水位在细管中间位置。

4. 安装外压力室。

松开压力杆顶部固定螺丝下图绿色箭头所指,顺时针拧动滑动螺母下图红色箭头所指,将压力杆向上移动(此步骤应该在上次拆样时完成,装样时应该检查一遍,拧动时保证压力杆不跟随一起转动), 以避免安装时压力杆与试样接触损坏试样,同时采用抹布将12通道环擦拭干净。安装压力室时注意不要让压力杆与内压力室碰撞,同时观察压力杆与顶帽是否对正,如果没有对正,可以先挪动压力室让压力杆与顶帽对正,然后逆时针拧动滑动螺母降低加压杆,但暂时不要让两者完全接触,再将外压力室对正通过螺栓固定压力室,在拎动螺栓时应该先将螺栓拎到一定位置,然后对称分多次逐渐紧固。

5. 外压力室注水。

打开压力室顶部的排气孔,通过外室注水端口给压力室注水, 水位达到试样以上即可,千万不能够淹没内压力室,关闭压力室注水阀门和上部的排气孔。

6. 加压检查。

在加压前先检查一遍与外界相通的阀门是否关闭,同时保证孔隙气压管路处于不连接状态,并打开阀门。通过计算机施加一个20kPa的围压, 观察压力室是否密封,当压力室无漏水且孔隙气压端口无水流出时连接孔隙气压管路。

7. 传感器清零。将体变、轴向力和位移传感器读数清零。

点击左侧Object Diisplay,出现右侧的的硬件显示窗口。

点击力传感器上部的眼睛,然后点击Advanced选项,单击右下角Set Zero清零。

其它传感器清零方法均与此相同。

8. 试样接触。

点击软件中荷重传感器眼睛,连续点击Read,逆时针拎动压力杆上部的螺栓让压力杆向下移动,观察荷重传感器的读数,当荷重传感器读数有一定数值(0.005)时固定压力杆。

9. 软件设置。

点击试验站点试验计划Test Plan窗口中的保存数据Data Save)键将显示数据文件Data File)的结构。

点击选择数据文件Choose Data File)键将显示一个数据保存的窗口让您选择文件名称和保存数据的速率。

选择单一目录Single Directory并点击下一步‘Next>’)键后,显示屏将提示您有关保存数据的信息。

设置数据保存时间间隔Date Saving Interval,并选中 Save Calculated Date,点击下一步。

设置数据保存路径以及文件名,点击OK 关闭对话框。

用鼠标左键点击站点试验计划(Station Test Plan窗口中的试样详细描述Specimen Details键,显示试样详细描述Specimen Details页面。

选择BS1377-CD ,用鼠标左键点击设置试样详细描述 Setup Sam ple

Details),您将看到一个对话框,询问您这是在新试样上的第一次试验吗?

选择 YES,下一步您将看到一个对话框询问您试样是否与荷重传感器接触?

选择 YES,会出现详细信息输入对话框。

输入试样尺寸,将荷载锤直径设为 0,点击OK 关闭对话框。

10. 试验过程。

基本的非饱和试验一般包括三个过程:吸力平衡、等吸力固结和等吸力剪切。

a、吸力平衡。吸力平衡阶段主要的目的是给试样施加一个基质吸力让试样由饱和状态变成非饱和状态。为了保护设备并让试样与压力杆接触,在设置压力时,应该遵循一个原则:轴向压力>径向压力>孔隙气压>反压。设置压力时所输入的时间为压力达到设置压力的时间。设置完成之后即可开始试验,吸力平衡阶段一般通过观察反压体积的变化来判定是否完成,当反压体积基本不变时说明吸力平衡阶段完成。

点击任何试验站点的试验计划(Test Plan窗口中的添加试验阶段(Add Test Stage键,将会在试样详细信息结构Specimen Details Frame下面显示添加试验阶段Add Test Stage框。

从站点试验计划Station Test Plan窗口中的添加试验阶段Add Test Stage面板上选择试验模块4DUNSAT .dll点击创建新试验阶段Create New Test Stage按钮,打开试验阶段详细菜单Test Stage Details

选择应力控制Axial Stress Controlled,输入所需施加的压力(轴压大于围压5kPa左右,围压大于孔隙气压20kPa左右),加载时间为压力达到目标压力所需要的时间,设置为20-60分钟即可(所施加压力越大达到时间越长), 点击下一步。

点击Next,设置试验终止条件。


选中Hold pressure at end of test复选框,试验终止条件设为手动控制, 点击Add to test list

非饱和参数主要是用于老版本的体变测量,可以任意输入,对试验结果无影响。点击Add to test list

点击站点试验计划(Station Test Plan窗口中的试验清单(Test List键准备开始试验。试验计划(Test Plan设置完成后,如果要开始试验计划(Test Plan中的第一个试验阶段(Test Stage,就点击进入试验(Go to Test

当点击进入试验(Go To Test键后,将出现以下试验窗口。

点击Start Test开始试验。

通过双击图形或点击浏览实时数据选项(Browse Live Data Options,可以完成用户自定义显示数据。当双击图形后,站点试验选项(Station Test Options窗口开启,包括选择图形(Graph Selection表格。当点击浏览实时数据选项(Browse Live Data Options键后,站点试验选项(Station Test Options窗口开启,选择显示的实时数据(the Live Test Data Options

实时数据显示Live Data Display)中用户定义的参数可以从实时数据选项 Live Test Data Options  )表格中选择。但最多只能选择显示 9 个参数。

当选择好所需的参数后,点击 OK 键。观察反压体积变化,当反压体积不变之后表示该阶段完成,进入下一阶段。

b、等吸力固结。等吸力固结设置方法与上步骤基本相同,不同的是压力大小。等吸力固结时反压和孔隙气压保持不变,同步增大围压和轴向压力,设置方式同上。等吸力固结阶段也是通过观察反压体积是否稳定来判断固结是否完成。

c、等吸力剪切。剪切包括应力控制和应变控制。剪切过程一定要比较缓慢避免孔隙水压力发生较大变化。

应力控制:软件设置方法与上步骤基本相同,不同的是压力大小。围压、孔隙气压和反压保持不变,输入轴向应力和达到该应力所需要的时间。

应变控制:下图软件中选择轴向应变控制(Axial Strain Controlled), 围压、孔隙气压和反压保持不变,输入轴向应变和达到该应变所需要的时间。

11. 压力卸载。

试验完成之后要卸载压力,卸载压力时应该按照由内向外的一个原则,即卸载压力的顺序是反压、孔隙气压、轴压和围压(注意轴压采用体积清零进行卸载)。在卸载围压时可以同步打开内外压力室排水阀门,通过一定压力加快排水过程。卸载完成之后应该卸掉孔隙气压力管路,同时拎动压力杆顶部的螺栓让压力杆向上移动接近其上限(拧动时保证压力杆不跟随一起转动)。

12. 拆外压力室。

拎动螺栓卸载外压力室,注意应对称松开。取外压力室时应尽量避免与内压力室发生碰撞,做到轻拿轻放。

13. 拆内压力室。

拔出内压力室两侧的管路,在拔参照管管路时应该防止内部水喷射出来。取内压力室时慢慢摇动缓慢取出,注意不要用力过猛。

14. 拆试样。

先拆底部橡皮筋,将试样移动到压力室外部后在拆试样帽,拆完样之后将陶土板、底座和试样帽清洗干净,并在陶土板上面覆盖一层水以减少下次饱和陶土板的时间。如果长时间不用用该将外压力室安装归位。






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