英國劍橋自鉆式旁壓儀 Cambrigde

產品介紹：

劍橋自鉆式旁壓儀 Cambrigde有兩種不同類型，分別是膨脹性旁壓儀（應變控制）和荷載型旁壓儀（應力控制），每種旁壓儀都使用特殊設計的自鉆式鉆頭進行導向自鉆。兩者的區別在于，膨脹型旁壓儀是一套主動加壓設備，通過加壓使探頭膨脹腔產生膨脹并對其周圍的土體施加壓力，當徑向上的變化量達到設計值時，測量并記錄當時的壓力值；而荷載型旁壓儀則是一套被動受壓設備，探頭一旦到達一個合適的位置，就能感受到周圍土體對其施加的壓力，并連續不斷地在任意水平方向進行總應力和孔隙水壓力的測量，整個過程中它并沒有產生膨脹或者向周圍土體施加荷載。

兩種自鉆式旁壓儀都可以應用于粘土和砂土地層中。

鉆進：

兩種自鉆式旁壓儀都使用特殊設計并擁有權的自鉆技術，這種技術使得儀器鉆進到土體測試位置時給土體帶來的擾動特別小。除了一層非常薄的被剪切土壤（在粘土中估計不會超過 30 微米）與儀器有直接接觸之外，儀器外部的所有土體都能保持其原始狀態下的性狀和應力狀態。與其它原位測試方法相比較，這是特別微小的擾動，比如普通的旁壓試驗就需要在一個預鉆孔中進行。

自鉆工作過程如下所述。探頭底部為特殊設計的自鉆鉆頭，其底端是一個內部為錐形的管頭，內部包含有一個螺旋切削鉆頭。當探頭穩定地壓入鉆孔底部，底部的土體就會被擠入錐形管頭中形成一個錐形的土柱。土柱的頂部會被管頭內部的切削鉆頭旋轉切削，驅動土壤形成錐形土柱所需的壓力等同于土體的原位垂直應力。切削形成的碎屑通過探頭內部的循環通道由洗井液或者清水攜帶到地表。這個循環水流在大多數土壤中閉合在儀器內部，不會影響到探頭周圍土壤的性質，但滲透性特別高的土壤除外。

這兩種類型的自鉆式旁壓儀的區別之處在測試階段非常明顯。

荷載式旁壓儀（應力控制）的工作原理：探頭內置的敏感壓力傳感器承受外部土體總原位應力施加在探頭圓柱外表面的壓力和儀器內部氣體壓力施加在探頭圓柱內表面的壓力。通過調整內部氣體壓力，可以使外部的土壓力清零，這時候可以在探頭圓周等間距分布的六個點上直接測量到土體總原位應力。附加的壓力傳感器可以測量孔隙水壓力以及每一個點上的內部氣壓。

膨脹式旁壓儀（應變控制）的工作原理：探頭中間部分超過一半長度的區段上裝配有一個相當堅韌的彈性護套（橡膠或其它合成材料），由它來作為旁壓儀的膨脹膜，它的初始外徑和鉆頭外徑相同。試驗進行時，施加壓力到這個彈性護套的內壁上并測量它的半徑的變化量，由于彈性護套外壁與土體緊密接觸，因此這個變化量即是土體的徑向應變變化。彈性護套與探頭剛性中軸分離時的壓力即是土體的原位總應力。穿過護套安裝兩個壓力傳感器能夠隨著護套膨脹而移動并連續地測量土體的孔隙水壓力值。旁壓試驗通常情況以一個恒定的應變速率自動進行，也可以在應變維持狀態下進行測試，即給彈性護套施加一個的擴展量并維持其不變，在此期間測量土體總應力和有效原位應力隨著時間的變化值。

讀數：

所有的測試數據通過包裹在高壓通氣管中的鎧裝數據電纜傳輸至地表數據采集設備中，可以在現場直接進行顯示、繪圖、打印、存儲或者傳輸至便攜式電腦中，這些功能可以根據用戶的具體需求進行定制。

分析：

可以通過多種土力學分析方法得到旁壓剪切應力-剪切應變曲線，從簡單的圖形分析方法到計算機曲線擬合技術都可以。自鉆式旁壓儀可以測定的參數如下所列：

粘土：

● 水平方向的原位總應力和有效應力

● 水平方向的主應力和次應力方向

● 初始剪切模量

● 正交和切向剪切模量（剪切應變范圍：10-4 ~ 10-2）

● 不排水剪切強度 Cu

● 靈敏度

● 完整的剪切應力-剪切應變曲線

● 孔隙水壓力

● 水平固結系數

a)  砂：

● 內摩擦角

● 剪脹角

● 正交和切向剪切模量（剪切應變范圍：10-4 ~ 10-2）

a)  與膨脹型旁壓儀相比，荷載型旁壓儀能夠提供的參數受到了很大的限制，但它有時候是非常必需的。它可以提供的參數包括：

● 水平方向的原位總應力和有效應力

● 原位應力在水平面上的完整分布

● 孔隙水壓力

優點：

● 該測試是在幾乎未受干擾的土體中進行的；

● 單次測試即可獲得大量的土體基本特性參數；

● 獲得這些參數，任何時候都不需要經驗校正系數；

● 測試半自動系統進行控制，基本上不受操作者的影響；

● 快速獲取測試成果；

大量的測試實踐表明：自鉆式旁壓儀雖然比傳統的原位測試儀器更加復雜，但是更加可靠而且有足夠的冗余度，即使出現某個故障或者操作失誤，都能夠獲取到有用的讀數。

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