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GDS三轴试验系统(GDSTTS) 是一款完全自动化的设计用于进行应力路径试验的三轴试验系统。

GDSTTS主要基于经典的Bishop & Wesley应力路径三轴压力室，直接控制施加于试样上的应力。系统可以配置商业型、标准型或高级压力体积控制器(取决于要求的精度/ 最大压力)。适用直径38/50mm试样的压力室可施加的最大轴向荷载为7kN，适用直径70/100mm试样的压力室的轴向荷载最大可达25kN。该系统可用于教学和科研实验室。

可完成的试验

B检测、饱和、不固结不排水(UU)三轴试验、固结排水(CD)三轴试验、固结不排水(CU)试验、固结(三轴)试验、恒应力率加载(CRL)试验、恒应变速率(CRS) 试验、低速循环试验、K0试验、多级加载试验、准静态 (低速/蠕变) 试验和应力路径试验

升级选项

01

升级完成局部应变测量

任何GDSTTS系统都可以采用霍尔效应局部应变传感器或LVDT传感器来升级完成局部应变测量。这两种装置都可以通过安装于试样上的轻型铝制夹持器直接测量轴向和径向变形。

霍尔效应传感器可以在压力为1700kPa的水下使用，而LVDT有两种：

• 低压型（最大可以承受3500 kPa的压力），在水中使用

• 高压型（最大可以承受200 MPa的压力），可以在非导电的油中使用

02

升级完成非饱和土测试

任何一套GDSTTS系统都可以通过增加以下项目升级完成非饱和土试验：

• 安装有高进气值陶土板的非饱和土底座

• 1000cc高级压力/体积控制器（用于施加孔隙气压和测量气体体变）

03

升级完成弯曲元测试

任何一套GDSTAS系统都可以增加以下选项升级为弯曲元系统：

• 包含弯曲元插入物的弯曲元底座

• 包含弯曲元插入物的弯曲元顶帽

• 高速数据采集盒

• 信号调节装置包括发射和接收信号的放大器（P波和S波），用户可以通过软件控制增益值

案例研究

温控应力路径三轴试验系统

南京林业大学

提出问题

王海波老师拥有多年的岩土试验教学和实地试验经验，曾经留学澳洲，对国内外的岩土行业认识颇深，且具有很独到的见解。

 （参见：扁铲侧胀试验应力路径的三轴模拟分析，南京林业大学学报（自然科学版）2011, 35(4): 121-125；WPS-FA-EPS填料导热系数试验研，2010, 32(8), 1297-1302.岩土工程学报等）.

我们都知道通过土体的应力路径试验，可以模拟土体实际的应力历史，全面研究应力变化过程对土的力学性质的影响。此方面的研究在国内外逐渐增多，基于Bishop-wesley架构的应力路径三轴被大家广泛接受，但是土体的应力变化通常伴随环境的变化。

环境中的变化因素包括湿度、温度以及化学物质介入。实际环境中温度的变化是最常见的变化因子，很多工况中温度变化高达几十度。这样的变化同时伴随应力变化，将会对土的力学性质产生什么影响? 不同的土在同样的变化条件下会有什么区别? 这是需要进行研究的问题。

解决方案

为了研究上述问题，基于南京林业大学已经购买的GDS应力路径三轴进行改造，以适合试验。原设备采用Bishop & Wesley三轴压力室，试样直径38/50mm：

-最大围压1700kPa

-最大轴荷载7kN

-±25mm位移传感器

-2Mpa孔隙水压力传感器

-八通道数据采集装置

-反压和围压压力体积控制器

并配备多个软件模块用于顺利进行试验。

在此设备基础上，对压力室进行改造，压力室内安装上可以循环冷液的铜管，并加入可以实际监测温度的传感器。温度的变化通过另外购置的水浴来控制，试样的实际温度通过置入的温度传感器监测并采集传输到GDSLAB软件中。

水浴根据实时的温度变化来伺服监控温度。

试验过程中通过GDS软件控制应力或应变试验，通过水浴进行温度的控制，所有的数据包括温度数据都可以通过软件记录下来。

试验结果

应力路径试验在加入温度环境因素后，试验的形式和维度都发生了变化。此项改造，扩展了应力路径三轴仪的试验范围。

试验进行到现在，研究了部分土体的特定试验过程，获得了一些试验成果。

我们对于改造的每个环节都积累了丰富的经验，过程中经过探求、改造、失败、再探求、再改造的循环过程最终达到成功，不正是体验了科研的精神和含义。

另外本设备曾经升级过非饱和土的相关硬件，未来的研究方向可能会加入土类材料的这一状态，以获得与实际工况更相符合的结果。

结论和感谢

 设备改装过程中得到了GDS公司和欧美HJC黄金城公司工作人员的大力支持。工作人员会根据自己的经验为设备的改造提供参考。另外工作人员在传感器的挑选的和适配时，给出了很专业的建议，使得传感器与设备无缝连接。温控改造过程中对于软件方面的修改适配，工作人员也给予了很大的帮助。

目前南京林业大学土木工程试验中心除了拥有以上设备外，还配备了GDS的研究型动态三轴试验系统，GDS扭剪共振试验系统，GDS中压力自动三轴系统，GDS固结试验系统和弯曲元试验系统等，正持续为岩土科研和现场项目提供科学和技术支持。

参考文献

王效宾，杨平，王海波，戴海明. 冻融作用对黏土力学性能影响的试验研究[J]. 岩土工程学报. 2009(011): 1768-1772（EI收录）

王海波，杨平，何忠意，孔隙率与饱和度对粉土导热特性的影响[ (南京林业大学学报（自然科学版）). 2012, 36(2): 42-46（BY:CD）