王海波老師擁有多年的巖土試驗教學(xué)和實地試驗經(jīng)驗，曾經(jīng)留學(xué)澳洲，對國內(nèi)外的巖土行業(yè)認(rèn)識頗深，且具有很獨到的見解。
(參見：扁鏟側(cè)脹試驗應(yīng)力路徑的三軸模擬分析，南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2011, 35(4): 121-125;WPS-FA-EPS填料導(dǎo)熱系數(shù)試驗研，2010, 32(8), 1297-1302.巖土工程學(xué)報等).
問題
我們都知道通過土體的應(yīng)力路徑試驗，可以模擬土體實際的應(yīng)力歷史，全面研究應(yīng)力變化過程對土的力學(xué)性質(zhì)的影響。此方面的研究在國內(nèi)外逐漸增多，基于Bishop-wesley架構(gòu)的應(yīng)力路徑三軸被大家廣泛接受，但是土體的應(yīng)力變化通常伴隨環(huán)境的變化。
環(huán)境中的變化因素包括濕度、溫度以及化學(xué)物質(zhì)介入。實際環(huán)境中溫度的變化是常見的變化因子，很多工況中溫度變化高達(dá)幾十度。這樣的變化同時伴隨應(yīng)力變化，將會對土的力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生什么影響? 不同的土在同樣的變化條件下會有什么區(qū)別?
解決方案
為了研究上述問題，基于南京林業(yè)大學(xué)已經(jīng)購買的GDS應(yīng)力路徑三軸進(jìn)行改造，以適合試驗。原設(shè)備采用Bishop & Wesley三軸壓力室，試樣直徑38/50mm：
-最大圍壓1700kPa
-最大軸荷載7kN
-±25mm位移傳感器
-2Mpa孔隙水壓力傳感器
-八通道數(shù)據(jù)采集裝置
-反壓和圍壓壓力體積控制器
并配備多個軟件模塊用于順利進(jìn)行試驗。
在此設(shè)備基礎(chǔ)上，對壓力室進(jìn)行改造，壓力室內(nèi)安裝上可以循環(huán)冷液的銅管，并加入可以實際監(jiān)測溫度的傳感器。溫度的變化通過另外購置的水浴來控制，試樣的實際溫度通過置入的溫度傳感器監(jiān)測并采集傳輸?shù)紾DSLAB軟件中。
水浴根據(jù)實時的溫度變化來伺服監(jiān)控溫度。
試驗過程中通過GDS軟件控制應(yīng)力或應(yīng)變試驗，通過水浴進(jìn)行溫度的控制，數(shù)據(jù)包括溫度數(shù)據(jù)都可以通過軟件記錄下來。
GDS的應(yīng)力路徑三軸儀
試驗結(jié)果
應(yīng)力路徑試驗在加入溫度環(huán)境因素后，試驗的形式和維度都發(fā)生了變化。此項改造，擴(kuò)展了應(yīng)力路徑三軸儀的試驗范圍。
試驗進(jìn)行到現(xiàn)在，研究了部分土體的特定試驗過程，獲得了一些試驗成果。
我們對于改造的每個環(huán)節(jié)都積累了豐富的經(jīng)驗，過程中經(jīng)過探求、改造、失敗、再探求、再改造的循環(huán)過程最終達(dá)到成功，不正是體驗了科研的精神和含義。
另外本設(shè)備曾經(jīng)升級過非飽和土的相關(guān)硬件，未來的研究方向可能會加入土類材料的這一狀態(tài)，以獲得與實際工況更相符合的結(jié)果。
結(jié)論
設(shè)備改裝過程中得到了GDS公司和歐美大地公司工作人員的大力支持。工作人員會根據(jù)自己的經(jīng)驗為設(shè)備的改造提供參考。另外工作人員在傳感器的挑選的和適配時，給出了建議，使得傳感器與設(shè)備無縫連接。溫控改造過程中對于軟件方面的修改適配，工作人員也給予了很大的幫助。
原設(shè)備應(yīng)力路徑三軸試驗系統(tǒng)操作簡單，擴(kuò)展性好。支持人員具有水平和較高的素養(yǎng)，未來我們會更傾向于跟GDS公司再次合作。
溫控改造后的應(yīng)力路徑三軸
目前南京林業(yè)大學(xué)土木工程試驗中心除了擁有以上設(shè)備外，還配備了GDS的研究型動態(tài)三軸試驗系統(tǒng)，GDS扭剪共振試驗系統(tǒng)，GDS中壓力自動三軸系統(tǒng)，GDS固結(jié)試驗系統(tǒng)和彎曲元試驗系統(tǒng)等，正持續(xù)為巖土科研和現(xiàn)場項目提供科學(xué)和技術(shù)支持。
參考文獻(xiàn)
王效賓，楊平，王海波，戴海明. 凍融作用對黏土力學(xué)性能影響的試驗研究[J]. 巖土工程學(xué)報. 2009(011): 1768-1772(EI收錄)
王海波，楊平，何忠意，孔隙率與飽和度對粉土導(dǎo)熱特性的影響[ (南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)). 2012, 36(2): 42-46(BY:CD)
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