TSZ-1B全自動土工應(yīng)變式三軸儀詳細(xì)使用說明書

TSZ-1B/3B/6B全自動應(yīng)變式三軸儀使用說明書

一、TSZ-1B全自動土工應(yīng)變式三軸儀詳細(xì)使用說明書 概述

應(yīng)變控制式三軸儀根據(jù)GB/T50123《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)計制造，各項性能參數(shù)符合相關(guān)規(guī)范要求。本儀器用于測定土樣在等應(yīng)變加荷方式下土體的抗剪強(qiáng)度、變形和孔隙水壓力等功能。該系統(tǒng)可以進(jìn)行不固結(jié)不排水試驗（UU）、固結(jié)不排水試驗（CU）、固結(jié)排水試驗（CD）等。

本儀器主要有三部分組成：測控系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、附件（含量力環(huán)、壓力室、飽和器、承膜桶、對開模、切土器、擊實器等）

二、 主要技術(shù)參數(shù)及規(guī)格

1、 試樣尺寸：φ39.1*80(mm)、φ61.8*125(mm)、φ101*200(mm)

2、 軸向荷載：1B :0-10KN    3B :0-30KN     6B :0-60KN

3、 工作臺行程：0-90mm

4、 剪切速率：0.001-4.000 mm/min

5、 周圍壓力：0-2.000Mpa

6、 反壓力：0-1.000Mpa

7、 孔隙壓力：0-2.000Mpa

8、 電源：220V±10%，50HZ

9、 功率：小于800W

注：a 剪切速率在全程范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速，高分辨率全彩色液晶屏實時顯示速度及電機(jī)狀態(tài)

b 圍壓、反壓、孔隙壓力（以下全文簡稱為孔壓）測量精度可達(dá)到0.001Mpa，且在超大全觸摸式屏幕實時顯示

c 圍壓、反壓可自動控制，控制精度可調(diào)，最高可達(dá)0.001Mpa

三、 性能及特點(diǎn)

1、 儀器測控系統(tǒng)核心控制系統(tǒng)采用高速32位ARM微控制器，超高速的采樣以及運(yùn)算能力保證試驗過程中各項數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)采集及顯示。

2、 測控系統(tǒng)選用大屏幕彩色觸摸液晶屏，友好直觀的人機(jī)交互界面，簡單易操作的觸控設(shè)置，精益求精的軟件設(shè)計，提供給用戶一個超乎想象的使用體驗。

3、 加載系統(tǒng)由伺服電機(jī)驅(qū)動，剪切速率無級變速。顯示選用10英寸彩色屏，界面友好直觀，全金屬機(jī)械式按鍵控制電機(jī)，常用速度快速選擇并設(shè)置，用戶自定義速度快速調(diào)整。

4、 整個系統(tǒng)無需外界空氣壓縮機(jī)等任何壓力源，自身實現(xiàn)液壓控制，性能穩(wěn)定，滿足各種三軸試驗的需求。

5、 儀器管路簡單易操作，閥門管件的開關(guān)狀態(tài)輕松易辨。壓力室耐壓強(qiáng)度高，加壓桿摩擦系數(shù)小，最大限度的排除對試驗的影響。

四、 試驗機(jī)主要工作原理

1、 三軸試驗時，將制備好的試樣用橡膠膜包裹好，放入壓力室，然后根據(jù)試驗要求通過圍壓系統(tǒng)和反壓系統(tǒng)進(jìn)行加壓控制，加載系統(tǒng)的工作臺以要求的剪切速率上升剪切，直至土樣破壞。試驗過程中，通過量力環(huán)和0-30mm的百分表獲得相關(guān)試驗數(shù)據(jù)，用于后期數(shù)據(jù)處理。

2、 圍壓、反壓的控制方式是以水為介質(zhì)，通過調(diào)壓筒的活塞前進(jìn)或后退對水壓縮獲得所需的壓力。壓力傳感器選用高精度、高響應(yīng)速度的型號。

3、 試驗中，土樣的體積變化由雙層體變管（加反壓時）或滴定管測量。

五、 試驗機(jī)的安裝

試驗機(jī)拆箱后，按照說明書的裝箱單清點(diǎn)測控柜、加載系統(tǒng)、壓力室以及其它所有附件是否齊全，如有問題請及時與經(jīng)銷商或者生產(chǎn)廠家聯(lián)系。

(一) 加壓系統(tǒng)的安裝

1、 將加壓主機(jī)放置于平整、堅實的工作臺上，要求自制工作臺的必須大于加壓系統(tǒng)底座面積。調(diào)整加壓系統(tǒng)四個地腳使儀器水平。

2、 需要調(diào)整橫梁的高度時，注意左右兩個調(diào)節(jié)螺母同時調(diào)節(jié)，且在重新緊固橫梁時必須保證橫梁的左右兩端與加壓系統(tǒng)工作臺垂直距離相等。

3、 10kN壓力傳感器固定在橫梁中心（出廠前已經(jīng)預(yù)裝好）,用于測量軸向荷載（土樣抗變形能力）。0-25mm位移傳感器固定在邊杠處，用于測量土樣的軸向應(yīng)變。

(二) 、測控柜安裝

將測控柜放置于平整、堅實的工作臺上。

六、 附件介紹

本機(jī)有些附件（如飽和器、對開模、承膜筒等）配有三種型號，分別用于做不同尺寸試件的試驗。由于這些附件功能以及使用方法等一致，故本文只對其中一種尺寸作為樣例進(jìn)行講解。

(一) 儲水瓶

儲水瓶為一個下口瓶，用于試驗過程中對壓力室注水等。如圖所示。

用戶使用時將硬管直接插在下方的橡膠塞，通過上方瓶口加水即可。儲水瓶放置于測控柜上方，由于是玻璃制品，用戶使用時應(yīng)盡量小心輕拿輕放，防止損壞。

注意在使用過程中應(yīng)將瓶口上方的瓶塞拿掉，防止因瓶子過于密封導(dǎo)致瓶內(nèi)水位變化后引起氣壓變化，從而水不再流動

(二) 對開模

對開筒被軸向分為相同的能嚴(yán)密合實的兩部分，和可套在對開筒柱體外部的套環(huán)。

對開模主要用于試驗過程中取、放土樣時，使用對開模保護(hù)，防止在試驗未開始時用手指直接接觸土樣造成損壞。

(三) 飽和器

當(dāng)試驗需要對土樣進(jìn)行飽和時，使用到本附件。在制備土樣試件時，也用到本附件。如圖所示為飽和器。注意圖中有長桿和短桿之分，其中長桿的會在制備土樣時用到。

(四) 擊實器

擊實器用于制備各型號土樣。在制備土樣時，配合飽和器使用。下文介紹土樣制備方法時會具體講解。

 如左圖，在制備φ101的土樣時，擊實器的使用方法

在制備φ39.1和在φ61.8的土樣時，擊實器的使用方法。

(五) 承膜筒、乳膠膜、洗耳球

在對土樣試件套乳膠膜的過程中，會用到洗耳球和承膜筒，使得過程簡單化。

使用時，先將一小段軟管套在承膜筒的側(cè)方出氣嘴，然后將對應(yīng)尺寸的乳膠膜如圖所示反套在承膜筒上。應(yīng)盡量保證乳膠膜方向不要扭曲。然后用手捏住洗耳球，再將軟管的另一端連接至洗耳球，松手，洗耳球?qū)⒆詣庸钠鸩⑽鋈槟z膜和承膜筒間隙的空氣。

此時若乳膠膜仍沒有緊貼承膜筒內(nèi)壁，可以用手捏住橡膠軟管，移除洗耳球然后再次捏住洗耳球排氣，然后重新連接洗耳球和軟管，松手，讓洗耳球再次吸出乳膠膜和承膜筒間隙的空氣。

重復(fù)上方過程，直至乳膠膜緊貼承膜筒內(nèi)壁。

如圖所示，即為連接好洗耳球、承膜筒，并套上乳膠膜的示意圖。

此時，即可將承膜筒連同乳膠膜慢慢套在土樣上。

取出時，將乳膠膜反套在承膜筒兩端的部分輕輕推下，再移除洗耳球，此時乳膠膜將緊貼于土樣試件，慢慢移除承膜筒即可。

(六) 切土器

做無測限抗壓強(qiáng)度試驗時，需利用切土器將試樣切成要求直徑。本設(shè)備配備的切土器可切取土樣直徑φ39.1、φ61.8、φ101等，下釘盤底部裝有鋼銖使其轉(zhuǎn)動靈活。

使用方法：將預(yù)定試樣切成與上釘盤近似大小直徑之土樣，削平量端面，置于兩釘盤之間頂緊，轉(zhuǎn)動中軸，用切土刀或鋼絲鋸沿著所需直徑靠板方向逐漸逐切，即可切成所需土柱樣。

(七) 其他附件

透水石  加壓帽 不透水板

TSZ-1B全自動土工應(yīng)變式三軸儀詳細(xì)使用說明書加載系統(tǒng)的使用操作

加載系統(tǒng)可獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)，也可通過通訊口接收指令執(zhí)行相應(yīng)動作響應(yīng)。

本加載系統(tǒng)采用進(jìn)口伺服電機(jī)控制，加載穩(wěn)定性高且速度控制精準(zhǔn)。高分辨率的全彩色液晶屏、友好直觀的界面設(shè)計實時顯示當(dāng)前速度和運(yùn)行狀態(tài)，操作簡單快捷。系統(tǒng)裝配有行程限位開關(guān)，有效避免因行程超限導(dǎo)致的加壓結(jié)構(gòu)損壞等意外，

加載系統(tǒng)控制部分如下圖：

【圍壓控制】：按下時可啟動或停止圍壓裝置的壓力自動控制功能。

【反壓控制】：按下時可啟動或停止反壓裝置的壓力自動控制功能。

【電機(jī)上升】：按下時電機(jī)以運(yùn)行速度向上運(yùn)行；

【電機(jī)停止】：按下時電機(jī)停止運(yùn)行；

【電機(jī)下降】：按下時電機(jī)以運(yùn)行速度向下運(yùn)行；

【菜    單】：設(shè)備進(jìn)入菜單界面；

【加    載】：按下時電機(jī)以加載速度向上運(yùn)行；

【停    止】：按下時電機(jī)停止運(yùn)行；

屏幕狀態(tài)上顯示框內(nèi)顯示圍壓，反壓，孔壓，壓力，位移傳感器1，2的實時數(shù)據(jù)；

【圍壓目標(biāo)值】：設(shè)定試驗石圍壓的目標(biāo)值；

【反壓目標(biāo)值】：設(shè)定試驗時反壓的目標(biāo)值；

【運(yùn)行速度】：電機(jī)運(yùn)行時的運(yùn)行速度，最大運(yùn)行速度為2mm/min;

【加載速度】：電機(jī)運(yùn)行時的加載速度，最大運(yùn)行速度為2mm/min;

【確    定】：保存設(shè)定好的試驗參數(shù)信息

【取   消】：返回待機(jī)界面

注意：其中圍壓最大可設(shè)置為2.000MPa，反壓最大可設(shè)置為1.000MPa，用戶可根據(jù)需要自行設(shè)置此界面下的試驗參數(shù)；

【試驗參數(shù)】：切換到設(shè)定試驗參數(shù)界面

【壓力標(biāo)定】：切換到壓力傳感器的標(biāo)定界面

【位移標(biāo)定】：切換到位移傳感器的標(biāo)定界面

【系統(tǒng)設(shè)置】：切換到系統(tǒng)設(shè)置界面

【恢復(fù)出廠】：彈出是恢復(fù)出廠警告提示，確定恢復(fù)出廠后點(diǎn)擊“確認(rèn)"，否則點(diǎn)擊“取消"返回至菜單界面；

【返   回】：返回待機(jī)界面

數(shù)據(jù)校準(zhǔn)：

在主菜單上點(diǎn)擊“壓力標(biāo)定"，進(jìn)入到壓力標(biāo)定界面。標(biāo)定功能開放給用戶使用，普通用戶也可以利用標(biāo)定工具完成標(biāo)定。但我們?nèi)匀粡?qiáng)烈建議，獲取我司售后人員的協(xié)助以后再進(jìn)行此項操作。

壓力校準(zhǔn)步驟如下：

(1) 根據(jù)傳感器的量程輸入配置信息。（用戶不得修改）

(2) 選擇數(shù)據(jù)顯示分辨率(3位小數(shù))（用戶不得修改）

(3) 位移數(shù)據(jù)用千牛單位(kN) （用戶不得修改）

(4) 將傳感器固定好，當(dāng)采樣值顯示一個32767時標(biāo)定0點(diǎn)(即0%)點(diǎn)擊“保存"即可，依次加載到傳感器滿量程的10%、20%、… 100%共計10個標(biāo)定點(diǎn)，按下標(biāo)定點(diǎn)操作處的【保存】按鍵；

(5) 如果標(biāo)定出現(xiàn)錯誤點(diǎn)擊“刪除"可刪除標(biāo)定好的點(diǎn)。

(6) 完成標(biāo)定后點(diǎn)擊下方“保存"按鈕，完成位移標(biāo)定。

位移校準(zhǔn)步驟如下：

(1) 根據(jù)傳感器的量程輸入配置信息。（用戶不得修改）

(2) 選擇數(shù)據(jù)顯示分辨率(3位小數(shù))（用戶不得修改）

(3) 位移數(shù)據(jù)用毫米單位(kN) （用戶不得修改）

(4) 將傳感器固定好，當(dāng)采樣值顯示一個相對小的數(shù)值時標(biāo)定0點(diǎn)(即0%)點(diǎn)擊“保存"即可，在傳感器下方放入標(biāo)準(zhǔn)樣塊依次標(biāo)定10%、20%、… 100%,10個標(biāo)定點(diǎn)。

(5) 如果標(biāo)定出現(xiàn)錯誤點(diǎn)擊“刪除"可刪除標(biāo)定好的點(diǎn)。

(6) 完成標(biāo)定后點(diǎn)擊下方“保存"按鈕，完成位移標(biāo)定。

建議用戶不要自行進(jìn)行此處操作，如有需要請咨詢我司售后人員。

系統(tǒng)設(shè)置界面：

【RS232波特率】： 設(shè)備與上位機(jī)軟件通訊時的波特率；

【RS485波特率】：

【電機(jī)類型】：設(shè)備使用的電機(jī)類型，用戶無需修改；

【電機(jī)速率倍率】，【絲杠升降倍率】，【TIM 基頻】此處參數(shù)與電機(jī)控制相關(guān)，用戶無需修改；

測控柜的使用操作

打開電源，等待系統(tǒng)完成啟動，顯示頁面如下：

主頁面顯示圍壓、反壓、孔隙壓力的實時數(shù)據(jù)以及圍壓和反壓的控制狀態(tài)。

點(diǎn)擊“啟動/停止"按鈕即可啟動或停止對應(yīng)的壓力自動控制裝置。

右下側(cè)的空白區(qū)域為信息顯示區(qū)域，實時刷新顯示系統(tǒng)的各種狀態(tài)。

頁面右下角的幾個清零按鈕可以對當(dāng)前壓力值清零，可以快速實現(xiàn)壓力零點(diǎn)校準(zhǔn)功能。但用戶應(yīng)在確認(rèn)當(dāng)前壓力確實為零時按下此按鈕。本系統(tǒng)做有保護(hù)功能，當(dāng)系統(tǒng)讀取到對應(yīng)的壓力值超過一定數(shù)值時，禁止清零功能。

點(diǎn)擊“主菜單"按鈕，打開“試驗參數(shù)"，顯示頁面如下：

用戶根據(jù)需要自行修改圍壓和反壓的目標(biāo)值，其中圍壓最大可設(shè)置為2.000MPa，反壓最大可設(shè)置為1.0000MPa。

壓力控制精度表示在自動控制過程中，系統(tǒng)自動泄壓或補(bǔ)壓時當(dāng)前壓力距離目標(biāo)壓力的差值。本參數(shù)單位為KPa，即0.001MPa。

例如：圍壓目標(biāo)設(shè)置為1.000MPa，壓力控制精度設(shè)置為5KPa。則在系統(tǒng)啟動自動控壓后，圍壓小于0.995MPa時圍壓加壓啟動，圍壓大于1.005MPa時圍壓泄壓啟動。

用戶可根據(jù)需要自行設(shè)置，確認(rèn)后返回主運(yùn)行頁面，且參數(shù)將會自動保存，直至下次修改。

TSZ-1B全自動土工應(yīng)變式三軸儀詳細(xì)使用說明書土樣采集和試樣制備：

具體的土樣采集與試樣制備過程，請參照有關(guān)要求和規(guī)范進(jìn)行，本文只做簡單介紹。

首先根據(jù)試驗需求，確定所需試樣個數(shù)，以便備取相應(yīng)數(shù)量的土樣。

試樣尺寸要求：

最小直徑為35mm，最大直徑為101mm，試樣的高度宜為試樣直徑的2~2.5倍，試樣的最大粒徑滿足以下要求：

試樣直徑小于100mm時，允許的最大粒徑為試樣直徑的1/10；

試樣直徑大于100mm時，允許的最大粒徑為試樣直徑的1/5。

對于有裂縫、軟弱面和構(gòu)造面的試樣，試樣直徑宜大于60mm。

(一) 原樣土試樣的制備

根據(jù)土樣的軟硬程度，分別用切土盤和切土器按照試樣需求切成圓柱形試樣，切土器的使用方法參考上文中切土器的使用介紹。

注意切好的試樣應(yīng)兩端平整，并垂直于試樣軸。當(dāng)試樣側(cè)面或端部有小石子或凹坑時，允許用削下的余土修整。試樣切削時應(yīng)避免擾動，并取余土測定試樣的含水率。

(二) 擾動土試樣的制備

（1）將土樣從土樣筒或包裝袋中取出，對土樣的顏色、氣味、夾雜物和土類及均勻程度進(jìn)行描述，并將土樣切成碎塊，拌和均勻，取代表性土樣測定含水率。

（2）對均質(zhì)和含有機(jī)質(zhì)的土樣，宜采用天然含水率狀態(tài)下代表性土樣，供顆粒分析、界限含水率試驗。對非均質(zhì)土應(yīng)根據(jù)試驗項目取足夠數(shù)量的土樣，置于通風(fēng)處晾干至可碾散為止。對砂土和進(jìn)行比重試驗的土樣宜在105～110~C溫度下烘干，對有機(jī)質(zhì)含量超過5％的土、含石膏和硫酸鹽的土，應(yīng)在65～70℃溫度下烘干。

（3）將風(fēng)干或烘干的土樣放在橡皮板上用木碾碾散，對不含砂和礫的土樣，可用碎土器碾散。此過程注意切勿壓碎顆粒。

（4）對分散后的粗粒土和細(xì)粒土，應(yīng)按要求過篩。對含細(xì)粒土的礫類土，應(yīng)先用水浸泡并充分?jǐn)嚢瑁勾旨?xì)顆粒分離后按不同試驗項目的要求進(jìn)行過篩。

（5）試樣的數(shù)量視試驗項目而定，應(yīng)有備用試樣1～2個。

（6）將碾散的風(fēng)干土樣通過孔徑2mm或0.5mm的篩，取篩下足夠試驗用的土樣，充分拌勻，測定風(fēng)干含水率，裝入保濕缸或塑料袋內(nèi)備用。

（7）根據(jù)試驗所需的土量與含水率，制備試樣所需的加水量應(yīng)按下式計算：

式中——制備試樣所需要的加水量(g)；

——濕土(或風(fēng)干土)質(zhì)量(g)；

——濕土(或風(fēng)干土)含水率(％)；

——制樣要求的含水率(％)。

（8）稱取過篩的風(fēng)干土樣平鋪于搪瓷盤內(nèi)，將水均勻噴灑于土樣上，充分拌勻后裝入盛土容器內(nèi)蓋緊，潤濕一晝夜，砂土的潤濕時間可酌減。

（9）測定潤濕土樣不同位置處的含水率，不應(yīng)少于兩點(diǎn)，含水率差值應(yīng)不大于1%。

（10）對于砂類土，應(yīng)先在壓力室底座上依次放上不透水板、橡皮膜和對開模，將砂料填入對開模內(nèi)，分三層按預(yù)定干密度擊實。當(dāng)制備飽和試樣時，在對開模內(nèi)注入純水至1/3高度將煮沸的砂料分三層填入，達(dá)到預(yù)定高度。放上不透水板、試樣帽、扎緊橡皮膜。對試樣內(nèi)部施加5KPa負(fù)壓力，使試樣能站立，拆開對開模。

（11）使用擊實器分層擊實試樣，粉質(zhì)土宜為3~5層，黏質(zhì)土宜為5~8層，各層土樣數(shù)量相等。

飽和器內(nèi)部應(yīng)涂一層凡士林。且每擊完一層，放置下層土樣前，應(yīng)將剛擊實的土層表面刨毛。

(三) 擊實器用法如下圖所示：

在制備φ39.1和在φ61.8的土樣時，首先取出對應(yīng)的長桿飽和器（參考上文中對飽和器的介紹附圖）。擰開蝴蝶螺母，依次取下飽和器的上蓋、頂部透水石、三開模、底部透水石。并取出擊實器底座、擊實套筒、擊實錘。

擊實器底座放置于飽和器底部，在其上方依次放置三開模、飽和器頂蓋、擊實器套筒。鎖緊蝴蝶螺母即可。

在制備φ101 的土樣時，首先取出飽和器。擰開蝴蝶螺母，取下飽和器的三開模。并取出擊實器底座、擊實套筒、擊實錘。

如圖將擊實器底座放置于平地，并固定住擊實器底座，三開模放置于套筒內(nèi)即可，最后放上擊實壓蓋。

按照本章介紹，制備好試樣，擊實完畢后，小心取出三開模，彥三開模的邊隙依次小心撬動，最后取出試樣。量取試樣的直徑和高度。試樣的平均直徑按下式計算：

式中分別為上、中、下部位的直徑。