三轴实验-1讲解

土工试验Wi ndows视窗版［程序控制（全自动）三轴仪〗使用说明书十二年不断研究改进的技术成果集300家试验室应用的点滴经验Windows 平台增强系统应用功能南京智龙科技开发有限公司2005年3月南京3.3 三轴试验（含无侧限抗压强度试验）三轴试验采样程序用于常规三轴（uu、cu、c D试验、无侧限压缩试验的数据采集，亦支持个试样多级加载三轴试验的数据采集。

本节还介绍使用程序控制三轴仪（全自动三轴仪）的过程控制和数据采集。

同一土样的各试样试验的v土样编号〉输入必须一致。

3.3.1 使用常规三轴仪三轴试验的采样过程，参见“三轴试验数据采集程序流程示意图”。

程序流程示意图程序控制下的试验是使用全自动三轴仪进行的。

3.3.1.1 试验参数、动态显示、操作指令⑴ 试验参数的设置轴向应变一一试验终点的最大应变，是控制采样设置的条件。

程序的设置是，应力如出现峰值将再经 3%的应变结束采样；否则按设置的应变结束采样。

对于一个试样多级加载试验，应是各级应变量累加值。

加荷级数一一程序区别是否做一个试样多级加载试验的参数。

正常试验设1,大于1的数表示是多级 加载。

一个试样最多可设6级。

三轴试验数据采集 打开三轴米样视窗 输入试验参数无侧限压缩试验设围压为零其余同UU 试验）检查或作饱和处理 一 指令：放弃试验（通道恢复空闲）y—►I 指令：开始试验设置压力参数设置主机速率＞记录初始孔压与量管读数•轴压前仪器调试输入固结排水量多级剪?线过零点?多级剪?指令：开始剪切 *指令：倒车后退____ n数据存盘现异常 试验终点?多级剪?结束试验?压力稳定指令：开始剪切数据存盘*指令：放弃试验1通道恢复空闲H系统待命+试验结束关机设置自控参数加围压*排水固结、测孔压读数、关排水阀n指令：结束固结设置轴向应变指令：开始剪切 yn d=加下级围压y加密采样指令：修正零点或应变■^n选定终点控制标准d=3mm1T辛采集数据文件yy<试验?一*指令：暂停剪切yn停机转入次级试验忆设定步长采样匚n加下一级围压排除故障继续试验?稳定标准一一为一个试样多级加载试验时设置，程序按设定的应力增量（N）来判断试验的终点。

单个试样试验时，非零值表示不判断峰值，只按最大应变控制试验结束。

固结排水一一作CU CD式验时固结排水体积。

是程序计算固结后试样高度、面积的依据。

高度变化一一程序自动按固结排水体积进行计算，也可直接输入。

采样步长——按采样10 0点（即：最大应变/10 0）计算的。

用户可按需要设定，当空缺时程序按应变2 5%采100点计算步长（有时候欲使试验提前结束采样，可减小“轴向应变”或扩大“稳定值”来实现）视窗上的控制参数、主机控制、压力控制三项是对程序控制三轴仪操作时设置的。

⑵ 仪器状态框内的动态显示：F——轴向压力（N）P b --- 反压（kpa）P c——围压（d 3）M ——轴向位移传感器的绝对值£——轴向应变（％）卩一一孔隙水压力（kpa）G ——加围压时表示初始孔隙水压力系数（E值）；排水固结时表示固结度v 体积变化量（ml）V。

一一某些单位的特殊试验， d 3补给水量d 2——某些单位的特殊试验，土样的中主应力⑶ 操作指令（点击V仪器状态〉框）的菜单：准备加压一一专为全自动三轴仪设置的。

令加压调压筒吸水、为加压做好准备。

开始试验一一令采样程序就绪。

如果传感器初始状态不对，会有语音提示、不就绪。

开始剪切一一当通道与仪器电机连接时，启动电机施加轴向应变，对轴向压力采样。

暂停剪切一一采样暂停，用于扩展（轴位移）量程，或检查某种故障的临时措施。

倒车后退一一当通道与仪器电机连接时，启动电机反转。

修正零点一一配合屏下提示删除采样点数，平移（横、纵）坐标使曲线通过原点。

修正应变一一配合屏下提示删除采样点数，平移横坐标使曲线左移，不改变应力值。

结束固结一一孔压未完全消散、固结度未达95%，强制结束固结排水时选择此指令。

结束试验一一因某种原因须人为终止试验、又要使采集数据存盘时选择此指令。

放弃试验一一通道已就绪，因某种原因须重新开始，用此指令。

此前的数据不存盘。

恢复数据一一因故使当前数据丢失后，此指令可有选择地恢复程序定时备份的数据。

演示试验一一启动程序，演示三轴试验采集的数据、曲线渐进的过程。

3.3.1.2. 数据采集中的操作⑴ 如果仪器钢环上的传感器显示直观（如百分表式），施加轴向应变前的调试可沿用手工操作的方法（经验）进行；否则采用动态调试：即开机前轴向不要接触太紧，以便应力应变曲线初始段的变化，能反映出轴向各部真正接触后的应力特征，选择修正零点、应变的办法，使曲线通过原点。

⑵ 加密采样是指测试最初5 mm（多级加载试验是首级的前3 mr）, 50um采样一次，共采100点（多级加载是60点）, 然后按设置步长精简其间多余的数据。

⑶ 如果系统的通道与三轴仪的电机相连，测试中轴向力的启、停，受程序控制。

⑷ 试验过程中若轴位移传感器量程不够会有语音提示，选择‘暂停剪切'指令。

调整传感器以扩大量程，再通过‘开始剪切'指令恢复轴压试验。

⑸qu试验的操作过程和UU试验相同，设d3为零；CD试验的操作过程和CU试验相同，只是剪切时打开排水阀、采样时多一个体积变化量（应变速率仍需人工调整）。

⑹ 一个试样多级加载试验，加次级围压时必须大于前级的大主应力，避免预应力的出现。

此时请注 意屏幕下的提示。

每完成一次固结或轴压试验，数据自动存一次盘。

具体技术要求参见试验规程（标准）⑺ 对采样视窗里坐标图框内点击，可从弹出的菜单中选择要观察的曲线。

如果一个土样同时在几台 仪器上做试验，或先前已有采样数据，选择“同组显示”可在同一坐标系里对不同 6 3的几条曲线比较，便于监控。

3.3.2使用程序控制（全自动）三轴仪由本公司开发的程序控制（全自动）三轴仪（简称TSZ 系列），引进了计算机技术、自动控制技术。

在TSZ 系统中，试验机、传感器类同于计算机的外部设备，试验过程受软件控制。

只要更换容器、改换软 件，仪器可以做其它试验，展现新一代土工仪器的特征。

3.3.2.1.仪器简介试验机采用步进电机无级变速、加压，轴向力可用力传感器、亦可用钢环测量；由精密数字活塞组成的液压系统施加围压、反压，对固结排水、体积变化的测量，无须量管、传感器，可以分辨出1mm 的变化; 管路系统的连接由进口的高压快速接头、高压电磁阀组成， 耐压超过2Mpa ；电路中的控制程序模块采用在线可升级芯片结构，全汉字液晶显示，操作方便。

主要技术指标：轴向压力：10KN,30KN,60KN 围压：2Mpa 反压：2Mpa 应变速率：0.0001 — 4.8mm/min 交流电源：220V ± 20V 频率50Hz 土 5Hz 无强电磁干扰标准计算机、 Win dows 操作系统、一个以上标准串行口、多媒体、音箱环境温度：10—40 C相对湿度小于 85% 性能有保证 0 — 45 C相对湿度小于85%可以使用3.3.2.2.安装与调试表示。

⑴管路连接：a 压力控制器上的围压输出端与压力室底座上的围压孔之间，压力控制器上的反压输出端与压力室底 座上的排水孔之间，分别用高压尼龙管连接起来。

由于尼龙管两端是快速接头，只要直接插入孔中即可。

取出时，先将快速接头上的压环往里压，再将尼龙管拔出。

b 将储水瓶洗净装入经排气处理的蒸馏水或纯净水，加上盖。

安放在压力控制器上或试验机旁，将出 水管与压力控制器背面的水嘴相连。

⑵电路连接：连接时请参看试验机背面的如下注释连接：a. 电源插座：将电源线与 220伏交流电插座相连。

电源开关上红灯亮，表示电源接通。

b. 计算机：与计算机连接。

c.力：与轴向力传感器连接。

d. 孔 压：与孔压传感器连接。

⑶ 排气处理：TSZ 系统管路包括围压、反压调压筒、水泵、储水瓶、压力室、管路、阀门和接头等， 试验时组成一封闭体系。

初次使用或长期未用都要对管路做排气处理，以保证试验质量。

选择“自检”菜 单里的注水或排水键启动水泵，反复进行注水与排水操作，当看到排向储水瓶里的水无气泡为止。

在此期 间人不要离开，避免大量水溢出或水泵长时间工作。

如果仪器长期不用时，要将压力控制器里的水全部排 除；要经常更换储水瓶里的排气水，保持水质洁净、防止腐蚀性介质的污染，保护系统性能、延长使用寿 命。

⑷ 时间设置：按下设置键，在弹出的菜单上用vf ＞键和vj ＞键选择’时间设定’按确定键。

________________ 选择键在年、月、日、时、分、秒中，被选定的单位呈闪烁状，通过数字键输入。

原先的选择键与设 _____________ _ 键，此时分别变成删除键与确定键。

正确的数值按确定键，误输入的数值按删除键再重输。

循序设置完成 按开始键。

正常运把TSZ 系统的试验机和压力控制器按放在牢固、系统控制的设置通过采样视窗，或仪器液晶屏幕的 平整的台面上，按全自动三轴仪使用说明书进行连接。

F1 — F6六个功能键操作，功能键的作用由对应的汉字转的时间即使断电也不停止。

⑸ 系数标定：标定的项目有压力（kpa）和位移（mr）i。

通过20点的多点标定，基本消除了传感器的非线性误差。

象时间设置那样调出系数标定菜单，菜单上各项说明如下：通道一一显示值是指当前通道。

用选择键循环选择通道，每按一下通道号加1。

如“ 01围压”表示当前是01通道，该通道连接围压传感器。

量程一一指当前通道所连接传感器的量程。

用量程键设定传感器的量程。

第点一一显示标定过程中当前正在记录的点数，及该点的压力（或位移）值。

标定点---- 设置标定的点数。

一般设20点。

当前值一一传感器当前输出的数值，跟随传感器的变化显示会实时刷新。

增益一一指传感器信号的放大倍数，按增益键进行设定。

为系统升级适应各类传感器提供扩展平台。

系数标定步骤：a按选择键选择要标定的通道;b按增益键设置通道所连接传感器合适的增益;c按量程键设定传感器的量程。

按下量程键后光标会在量程栏闪烁，原先的增益键和量程键变为删除_键与确定键。

用数字键输入量程值，按下确定键完成量程设置。

d按标定键开始标定。

液晶屏幕显示出“第0.0000点”，标定点栏显示“ 20”，菜单也发生变化。

此时把压力（或位移）传感器的值设为“0”（或初始值），按一下记录键确定标定的起点；此时屏幕显示“第1点”，将压力（或位移）给出一个增量（量程的1/20 ），在按一下记录键确定第1点的标定值。

余下类推，标定完20点后记录键将变成保存键。

按下保存键，程序将自动计算出该通道传感器的实测值并加以保存。

关于放弃键的使用。

如上所述，每增加一个标定点，就给出一个量程1/20的增量。

标定依据的标准量具，有时可能会出现缺少给出的增量所累计数值。