國內(nèi)外新技術(shù)在土工試驗中的應(yīng)用

1、巖土工程技術(shù)GeoteehniealEngineeringTeehnique1998年第4期No.41998國內(nèi)外新技術(shù)在土工試驗中的應(yīng)用張煒(機械工業(yè)部勘察研究院西安710043)0前言有關(guān)部門建議要研制自己的土工試驗數(shù)據(jù)采在巖土工程領(lǐng)域里土工試驗作為研究集和處理計算機系統(tǒng)經(jīng)過有關(guān)單位及部門和測定土的工程性質(zhì)的重要手段擔(dān)負著為的共同努力1986年我國已研制出“GSX一l工程設(shè)計提供主要參數(shù)為巖土工程科學(xué)研型工程地質(zhì)試驗數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)

2、”、究提供理論數(shù)據(jù)并進行科學(xué)驗證的艱巨史“GJS一1型固結(jié)試驗數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)”、命。在新技術(shù)革命的浪潮中土工試驗是巖‘IG一IA型自動固結(jié)儀”等一系列土工試驗土工程領(lǐng)域中吸收并應(yīng)用新技術(shù)成果最迅數(shù)據(jù)采集和處理計算機裝置。但由于種種速也是最廣泛的學(xué)科之一。土工試驗應(yīng)用原因上述成果的應(yīng)用廣度和深度有限沒有新技術(shù)的動因來自兩方面其一當(dāng)今科學(xué)技推廣使用。但通過這些工作已初步形成了術(shù)的飛速發(fā)展推動了土工試驗技術(shù)的進步我國自己的土工試驗數(shù)據(jù)采集

3、和處理系統(tǒng)模其二日趨復(fù)雜的巖土工程問題對土工試驗式為進一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)這一階段可稱應(yīng)用新技術(shù)不斷提出更高的要求。之為摸索發(fā)展階段。國內(nèi)外新技術(shù)在土工試驗中的應(yīng)用主要80年代后期以來土工試驗數(shù)據(jù)采集和體現(xiàn)在三個方面一是計算機輔助測試技術(shù)處理計算機技術(shù)得到了長足的進展我國有在土工試驗中的應(yīng)用二是利用高新技術(shù)研關(guān)研究機構(gòu)及廠家先后推出了“KTG型土工制出一批性能更好、自動程度更高的土工試試驗數(shù)據(jù)采集處理微機系統(tǒng)”、‘TSW型土工驗儀器三是相

4、關(guān)學(xué)科新技術(shù)的發(fā)展與巖土試驗微機數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)”和‘TWJ型土工程科學(xué)研究及實際應(yīng)用緊密結(jié)合所孕育工試驗微機數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)”并進行了商出的土工試驗新方法一土工離心模型試驗技品化在全國范圍內(nèi)推廣應(yīng)用系統(tǒng)的研制者術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。們緊跟計算機技術(shù)的發(fā)展動態(tài)不斷對系統(tǒng)1土工試驗計算機輔助測試技術(shù)的軟硬件加以改進使土工試驗計算機輔助計算機技術(shù)在土工試驗中的應(yīng)用70年測試技術(shù)日臻完善。代初起源于英美及日本等發(fā)達國家80年代1.1土工試驗計算機輔

5、助測試技術(shù)的主要初我國的一些科研單位和高校從這些國家引功能進了一批當(dāng)時在國際上比較先進的土工試驗1.1.1數(shù)據(jù)采集儀器設(shè)備其中先進的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集是土工試驗中工作量最大也使國內(nèi)土工試驗界大開眼界加之國內(nèi)計算是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)采集的自動化是通過機技術(shù)的發(fā)展已開始對土工試驗技術(shù)產(chǎn)生影采用傳感器技術(shù)來實現(xiàn)的。在試驗過程中響一些科研單位開始了對這一新技術(shù)的探索。用位移傳感器代替百分表用壓力傳感器代國內(nèi)土工試驗界的一些有識之士向國家替

6、壓力表用體變傳感器代替體變管用電子作者簡介:張煒男教授級高級工程師。1983年畢業(yè)于合肥大學(xué)1988年獲碩土學(xué)位主要從事黃土工程性質(zhì)研究及巖土工程的理論研究與工程實踐。巖土工程技術(shù)1998年第4期動進行。1和。3的增減除能進行常規(guī)三軸試驗外還可以進行等應(yīng)力比、k。固結(jié)等不同應(yīng)力路徑的三軸試驗。這種儀器通過電液伺服裝置進行垂直壓力。和圍壓2的自動加荷自動采集試驗數(shù)據(jù)(位移、壓力、體變、孔隙壓力等)并進行試驗數(shù)據(jù)的自動處理是一種全自動三軸儀

7、。目前國內(nèi)已有南京電力自動化研究院研制的“WYS一1型微機應(yīng)力路徑三軸儀”和中國建筑科學(xué)研究院地基所與遼寧丹東分析儀器廠聯(lián)合研制的‘JDDJ一2型智能三軸儀”還有少數(shù)單位從美國、英國進口了類似功能的全自動三軸儀。2.2光電技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)代光電技術(shù)在土工試驗儀器中應(yīng)用的典型范例是光透射式粒度分析儀的研制成功。在細粒土的顆粒分析試驗中傳統(tǒng)的移液管法和比重儀法對試驗人員的熟練程度要求較高試驗操作麻煩周期較長由于試驗中對懸浮液均有一定程度的擾動對

8、試驗精度也有一些影響。近年在國內(nèi)外均采用光電技術(shù)研制出了光透射式粒度分析儀其優(yōu)點是測量時不與懸浮液直接接觸因而對懸浮液沒有擾動測量速度快準(zhǔn)確性好并且將測試部與計算機聯(lián)接實現(xiàn)了顆粒分析測試、數(shù)據(jù)處理的自動化。光透射式粒度分析儀是利用重力沉降測量中的“斯托克斯定律”采用消光沉降法的原理設(shè)計的。通過用消光法測量懸浮液一定高度處顆粒濃度與沉降時間的函數(shù)關(guān)系就可以計算沉降顆粒的累積粒度分布曲線。懸浮液的濃度是用一束狹而平行的水平光在已知深度h處通

9、過樣品槽中的懸浮液被光電探測器所接收接收到光的強弱與懸液中顆粒的投影面積(即顆粒濃度)有關(guān)光電探測器將接收到的光信號轉(zhuǎn)變成電信號送放大器放大然后由計算機采集再經(jīng)數(shù)據(jù)處理即可得到顆粒大小分布。國際上有日本產(chǎn)的SKC一2000型和SKC一3000型光透射式粒度分析儀我國已有部分單位引進。近年來江蘇省理化測試中心按上述原理也研制成功LFY一900型光透射式粒度分析儀其主要性能已接近國際水平。2.3多功能測試技術(shù)的應(yīng)用傳統(tǒng)的土工試驗儀器功能有限

10、大多只能進行一、二方面的土工試驗工作儀器的利用率不高。近年來國際上已推出了用于巖土試驗的多功能材料試驗機它采用了電液伺服控制、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的最新研究成果自動化程度較高。這種儀器能進行巖石及土工材料的拉、壓、剪、扭等方面的試驗還具有靜力試驗和動力試驗兩方面的功能只需更換試驗臺及壓力室就能進行巖石的動、靜三軸、拉伸、扭轉(zhuǎn)及彎曲試驗土的動、靜三軸、扭轉(zhuǎn)等項試驗以及土工織物的有關(guān)方面試驗同時它還能進行其它復(fù)合材料及某些金屬材料的力學(xué)

11、試驗。我國已有單位引進了美國MTS公司生產(chǎn)的巖土多功能材料試驗機國內(nèi)的一些研究機構(gòu)和儀器生產(chǎn)廠家也研制出性能相類似的巖土多功能材料試驗機。3新技術(shù)在土工試驗方法中的應(yīng)用一土工離心模擬試驗技術(shù)近年來在土工試驗新方法的研究和應(yīng)用中對巖土工程領(lǐng)域影響最大的莫過于土工離心模擬技術(shù)。目前國內(nèi)眾多的研究機構(gòu)致力于土工試驗離』自模擬技術(shù)的研究及土工離心模擬試驗機的研制和工程應(yīng)用。對巖土工程而言由土的自重引起的應(yīng)力通常占支配地位土的力學(xué)特性隨應(yīng)力水平而