TSZ-1B全自動土工應變式三軸儀詳細使用說明書

TSZ-1B/3B/6B全自動應變式三軸儀使用說明書

一、TSZ-1B全自動土工應變式三軸儀詳細使用說明書 概述

應變控制式三軸儀根據GB/T50123《土工試驗方法標準》設計制造，各項性能參數符合相關規范要求。本儀器用于測定土樣在等應變加荷方式下土體的抗剪強度、變形和孔隙水壓力等功能。該系統可以進行不固結不排水試驗（UU）、固結不排水試驗（CU）、固結排水試驗（CD）等。

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

二、 主要技術參數及規格

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實現無級調速，高分辨率全彩色液晶屏實時顯示速度及電機狀態

b 圍壓、反壓、孔隙壓力（以下全文簡稱為孔壓）測量精度可達到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，最高可達0.001Mpa

三、 性能及特點

1、 儀器測控系統核心控制系統采用高速32位ARM微控制器，超高速的采樣以及運算能力保證試驗過程中各項數據的精準采集及顯示。

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

3、 加載系統由伺服電機驅動，剪切速率無級變速。顯示選用10英寸彩色屏，界面友好直觀，全金屬機械式按鍵控制電機，常用速度快速選擇并設置，用戶自定義速度快速調整。

4、 整個系統無需外界空氣壓縮機等任何壓力源，自身實現液壓控制，性能穩定，滿足各種三軸試驗的需求。

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

四、 試驗機主要工作原理

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，然后根據試驗要求通過圍壓系統和反壓系統進行加壓控制，加載系統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，通過量力環和0-30mm的百分表獲得相關試驗數據，用于后期數據處理。

2、 圍壓、反壓的控制方式是以水為介質，通過調壓筒的活塞前進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、 試驗機的安裝

試驗機拆箱后，按照說明書的裝箱單清點測控柜、加載系統、壓力室以及其它所有附件是否齊全，如有問題請及時與經銷商或者生產廠家聯系。

(一) 加壓系統的安裝

1、 將加壓主機放置于平整、堅實的工作臺上，要求自制工作臺的必須大于加壓系統底座面積。調整加壓系統四個地腳使儀器水平。

2、 需要調整橫梁的高度時，注意左右兩個調節螺母同時調節，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（出廠前已經預裝好）,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，用戶使用時應盡量小心輕拿輕放，防止損壞。

注意在使用過程中應將瓶口上方的瓶塞拿掉，防止因瓶子過于密封導致瓶內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密合實的兩部分，和可套在對開筒柱體外部的套環。

對開模主要用于試驗過程中取、放土樣時，使用對開模保護，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

當試驗需要對土樣進行飽和時，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方出氣嘴，然后將對應尺寸的乳膠膜如圖所示反套在承膜筒上。應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，洗耳球將自動鼓起并吸出乳膠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。

重復上方過程，直至乳膠膜緊貼承膜筒內壁。

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

做無測限抗壓強度試驗時，需利用切土器將試樣切成要求直徑。本設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動靈活。

使用方法：將預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全自動土工應變式三軸儀詳細使用說明書加載系統的使用操作

加載系統可獨立運轉，也可通過通訊口接收指令執行相應動作響應。

本加載系統采用進口伺服電機控制，加載穩定性高且速度控制精準。高分辨率的全彩色液晶屏、友好直觀的界面設計實時顯示當前速度和運行狀態，操作簡單快捷。系統裝配有行程限位開關，有效避免因行程超限導致的加壓結構損壞等意外，

加載系統控制部分如下圖：

【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。

【電機上升】：按下時電機以運行速度向上運行；

【電機停止】：按下時電機停止運行；

【電機下降】：按下時電機以運行速度向下運行；

【菜    單】：設備進入菜單界面；

【加    載】：按下時電機以加載速度向上運行；

【停    止】：按下時電機停止運行；

屏幕狀態上顯示框內顯示圍壓，反壓，孔壓，壓力，位移傳感器1，2的實時數據；

【圍壓目標值】：設定試驗石圍壓的目標值；

【反壓目標值】：設定試驗時反壓的目標值；

【運行速度】：電機運行時的運行速度，最大運行速度為2mm/min;

【加載速度】：電機運行時的加載速度，最大運行速度為2mm/min;

【確    定】：保存設定好的試驗參數信息

【取   消】：返回待機界面

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

【試驗參數】：切換到設定試驗參數界面

【壓力標定】：切換到壓力傳感器的標定界面

【位移標定】：切換到位移傳感器的標定界面

【系統設置】：切換到系統設置界面

【恢復出廠】：彈出是恢復出廠警告提示，確定恢復出廠后點擊“確認"，否則點擊“取消"返回至菜單界面；

【返   回】：返回待機界面

數據校準：

在主菜單上點擊“壓力標定"，進入到壓力標定界面。標定功能開放給用戶使用，普通用戶也可以利用標定工具完成標定。但我們仍然強烈建議，獲取我司售后人員的協助以后再進行此項操作。

壓力校準步驟如下：

(1) 根據傳感器的量程輸入配置信息。（用戶不得修改）

(2) 選擇數據顯示分辨率(3位小數)（用戶不得修改）

(3) 位移數據用千牛單位(kN) （用戶不得修改）

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

(5) 如果標定出現錯誤點擊“刪除"可刪除標定好的點。

(6) 完成標定后點擊下方“保存"按鈕，完成位移標定。

位移校準步驟如下：

(1) 根據傳感器的量程輸入配置信息。（用戶不得修改）

(2) 選擇數據顯示分辨率(3位小數)（用戶不得修改）

(3) 位移數據用毫米單位(kN) （用戶不得修改）

(4) 將傳感器固定好，當采樣值顯示一個相對小的數值時標定0點(即0%)點擊“保存"即可，在傳感器下方放入標準樣塊依次標定10%、20%、… 100%,10個標定點。

(5) 如果標定出現錯誤點擊“刪除"可刪除標定好的點。

(6) 完成標定后點擊下方“保存"按鈕，完成位移標定。

建議用戶不要自行進行此處操作，如有需要請咨詢我司售后人員。

系統設置界面：

【RS232波特率】： 設備與上位機軟件通訊時的波特率；

【RS485波特率】：

【電機類型】：設備使用的電機類型，用戶無需修改；

【電機速率倍率】，【絲杠升降倍率】，【TIM 基頻】此處參數與電機控制相關，用戶無需修改；

測控柜的使用操作

打開電源，等待系統完成啟動，顯示頁面如下：

主頁面顯示圍壓、反壓、孔隙壓力的實時數據以及圍壓和反壓的控制狀態。

點擊“啟動/停止"按鈕即可啟動或停止對應的壓力自動控制裝置。

右下側的空白區域為信息顯示區域，實時刷新顯示系統的各種狀態。

頁面右下角的幾個清零按鈕可以對當前壓力值清零，可以快速實現壓力零點校準功能。但用戶應在確認當前壓力確實為零時按下此按鈕。本系統做有保護功能，當系統讀取到對應的壓力值超過一定數值時，禁止清零功能。

點擊“主菜單"按鈕，打開“試驗參數"，顯示頁面如下：

用戶根據需要自行修改圍壓和反壓的目標值，其中圍壓最大可設置為2.000MPa，反壓最大可設置為1.0000MPa。

壓力控制精度表示在自動控制過程中，系統自動泄壓或補壓時當前壓力距離目標壓力的差值。本參數單位為KPa，即0.001MPa。

例如：圍壓目標設置為1.000MPa，壓力控制精度設置為5KPa。則在系統啟動自動控壓后，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。

用戶可根據需要自行設置，確認后返回主運行頁面，且參數將會自動保存，直至下次修改。

TSZ-1B全自動土工應變式三軸儀詳細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，請參照有關要求和規范進行，本文只做簡單介紹。

首先根據試驗需求，確定所需試樣個數，以便備取相應數量的土樣。

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、軟弱面和構造面的試樣，試樣直徑宜大于60mm。

(一) 原樣土試樣的制備

根據土樣的軟硬程度，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。

注意切好的試樣應兩端平整，并垂直于試樣軸。當試樣側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）對均質和含有機質的土樣，宜采用天然含水率狀態下代表性土樣，供顆粒分析、界限含水率試驗。對非均質土應根據試驗項目取足夠數量的土樣，置于通風處晾干至可碾散為止。對砂土和進行比重試驗的土樣宜在105～110~C溫度下烘干，對有機質含量超過5％的土、含石膏和硫酸鹽的土，應在65～70℃溫度下烘干。

（3）將風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粒土，應按要求過篩。對含細粒土的礫類土，應先用水浸泡并充分攪拌，使粗細顆粒分離后按不同試驗項目的要求進行過篩。

（5）試樣的數量視試驗項目而定，應有備用試樣1～2個。

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

（7）根據試驗所需的土量與含水率，制備試樣所需的加水量應按下式計算：

式中——制備試樣所需要的加水量(g)；

——濕土(或風干土)質量(g)；

——濕土(或風干土)含水率(％)；

——制樣要求的含水率(％)。

（8）稱取過篩的風干土樣平鋪于搪瓷盤內，將水均勻噴灑于土樣上，充分拌勻后裝入盛土容器內蓋緊，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，不應少于兩點，含水率差值應不大于1%。

（10）對于砂類土，應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，分三層按預定干密度擊實。當制備飽和試樣時，在對開模內注入純水至1/3高度將煮沸的砂料分三層填入，達到預定高度。放上不透水板、試樣帽、扎緊橡皮膜。對試樣內部施加5KPa負壓力，使試樣能站立，拆開對開模。

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

飽和器內部應涂一層凡士林。且每擊完一層，放置下層土樣前，應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。