自鉆式旁壓儀 Cambrigde

產(chǎn)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(yīng)變控制）和荷載型旁壓儀（應(yīng)力控制），每種旁壓儀都使用特殊設(shè)計(jì)的自鉆式鉆頭進(jìn)行導(dǎo)向自鉆。兩者的區(qū)別在于，膨脹型旁壓儀是一套主動(dòng)加壓設(shè)備，通過(guò)加壓使探頭膨脹腔產(chǎn)生膨脹并對(duì)其周?chē)耐馏w施加壓力，當(dāng)徑向上的變化量達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，測(cè)量并記錄當(dāng)時(shí)的壓力值；而荷載型旁壓儀則是一套被動(dòng)受壓設(shè)備，探頭一旦到達(dá)一個(gè)合適的位置，就能感受到周?chē)馏w對(duì)其施加的壓力，并連續(xù)不斷地在任意水平方向進(jìn)行總應(yīng)力和孔隙水壓力的測(cè)量，整個(gè)過(guò)程中它并沒(méi)有產(chǎn)生膨脹或者向周?chē)馏w施加荷載。

兩種都可以應(yīng)用于粘土和砂土地層中。

鉆進(jìn)：

兩種都使用特殊設(shè)計(jì)并擁有權(quán)的自鉆技術(shù)，這種技術(shù)使得儀器鉆進(jìn)到土體測(cè)試位置時(shí)給土體帶來(lái)的擾動(dòng)特別小。除了一層非常薄的被剪切土壤（在粘土中估計(jì)不會(huì)超過(guò) 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(tài)下的性狀和應(yīng)力狀態(tài)。與其它原位測(cè)試方法相比較，這是特別微小的擾動(dòng)，比如普通的旁壓試驗(yàn)就需要在一個(gè)預(yù)鉆孔中進(jìn)行。

自鉆工作過(guò)程如下所述。探頭底部為特殊設(shè)計(jì)的自鉆鉆頭，其底端是一個(gè)內(nèi)部為錐形的管頭，內(nèi)部包含有一個(gè)螺旋切削鉆頭。當(dāng)探頭穩(wěn)定地壓入鉆孔底部，底部的土體就會(huì)被擠入錐形管頭中形成一個(gè)錐形的土柱。土柱的頂部會(huì)被管頭內(nèi)部的切削鉆頭旋轉(zhuǎn)切削，驅(qū)動(dòng)土壤形成錐形土柱所需的壓力等同于土體的原位垂直應(yīng)力。切削形成的碎屑通過(guò)探頭內(nèi)部的循環(huán)通道由洗井液或者清水?dāng)y帶到地表。這個(gè)循環(huán)水流在大多數(shù)土壤中閉合在儀器內(nèi)部，不會(huì)影響到探頭周?chē)寥赖男再|(zhì)，但滲透性特別高的土壤除外。

這兩種類型的的區(qū)別之處在測(cè)試階段非常明顯。

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

膨脹式旁壓儀（應(yīng)變控制）的工作原理：探頭中間部分超過(guò)一半長(zhǎng)度的區(qū)段上裝配有一個(gè)相當(dāng)堅(jiān)韌的彈性護(hù)套（橡膠或其它合成材料），由它來(lái)作為旁壓儀的膨脹膜，它的初始外徑和鉆頭外徑相同。試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，施加壓力到這個(gè)彈性護(hù)套的內(nèi)壁上并測(cè)量它的半徑的變化量，由于彈性護(hù)套外壁與土體緊密接觸，因此這個(gè)變化量即是土體的徑向應(yīng)變變化。彈性護(hù)套與探頭剛性中軸分離時(shí)的壓力即是土體的原位總應(yīng)力。穿過(guò)護(hù)套安裝兩個(gè)壓力傳感器能夠隨著護(hù)套膨脹而移動(dòng)并連續(xù)地測(cè)量土體的孔隙水壓力值。旁壓試驗(yàn)通常情況以一個(gè)恒定的應(yīng)變速率自動(dòng)進(jìn)行，也可以在應(yīng)變維持狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)試，即給彈性護(hù)套施加一個(gè)的擴(kuò)展量并維持其不變，在此期間測(cè)量土體總應(yīng)力和有效原位應(yīng)力隨著時(shí)間的變化值。

讀數(shù)：

所有的測(cè)試數(shù)據(jù)通過(guò)包裹在高壓通氣管中的鎧裝數(shù)據(jù)電纜傳輸至地表數(shù)據(jù)采集設(shè)備中，可以在現(xiàn)場(chǎng)直接進(jìn)行顯示、繪圖、打印、存儲(chǔ)或者傳輸至便攜式電腦中，這些功能可以根據(jù)用戶的具體需求進(jìn)行定制。

分析：

可以通過(guò)多種土力學(xué)分析方法得到旁壓剪切應(yīng)力-剪切應(yīng)變曲線，從簡(jiǎn)單的圖形分析方法到計(jì)算機(jī)曲線擬合技術(shù)都可以。可以測(cè)定的參數(shù)如下所列：

粘土：

● 水平方向的原位總應(yīng)力和有效應(yīng)力

● 水平方向的主應(yīng)力和次應(yīng)力方向

● 初始剪切模量

● 正交和切向剪切模量（剪切應(yīng)變范圍：10-4 ~ 10-2）

● 不排水剪切強(qiáng)度 Cu

● 靈敏度

● 完整的剪切應(yīng)力-剪切應(yīng)變曲線

● 孔隙水壓力

● 水平固結(jié)系數(shù)

a)  砂：

● 內(nèi)摩擦角

● 剪脹角

● 正交和切向剪切模量（剪切應(yīng)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(shù)受到了很大的限制，但它有時(shí)候是非常必需的。它可以提供的參數(shù)包括：

● 水平方向的原位總應(yīng)力和有效應(yīng)力

● 原位應(yīng)力在水平面上的完整分布

● 孔隙水壓力

優(yōu)點(diǎn)：

● 該測(cè)試是在幾乎未受干擾的土體中進(jìn)行的；

● 單次測(cè)試即可獲得大量的土體基本特性參數(shù)；

● 獲得這些參數(shù)，任何時(shí)候都不需要經(jīng)驗(yàn)校正系數(shù)；

● 測(cè)試半自動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制，基本上不受操作者的影響；

● 快速獲取測(cè)試成果；

大量的測(cè)試實(shí)踐表明：雖然比傳統(tǒng)的原位測(cè)試儀器更加復(fù)雜，但是更加可靠而且有足夠的冗余度，即使出現(xiàn)某個(gè)故障或者操作失誤，都能夠獲取到有用的讀數(shù)。

安裝在拖車(chē)上的完整系統(tǒng)，包括鉆進(jìn)設(shè)備和測(cè)試設(shè)備