ARS环剪仪的介绍及应用

会计学1ARS环剪仪的介绍及应用目录1环剪仪的应用领域2环剪试验的原理3ＡＲＳ环剪仪简介4环剪仪测试残余强度特征5结论第1页/共21页1.环剪仪的应用领域扩展应用一般应用土的应变软化研究土的残余抗剪强度土与结构接触界面力学特性地质灾害成因分析第2页/共21页1.1土的应变软化的研究土的应变软化a.粘粒较少、b.粘粒较多第一阶段是由剪胀引起的孔隙水含量增大所导致的土抗剪强度由峰值下降到完全软化值或称为临界状态值过程，即应变软化阶段；第二阶段是随着剪切位移的增加，土抗剪强度由于黏土矿物（主要是片状黏土矿物）沿剪切方向上的定向排列而最终形成残余抗剪强度。第3页/共21页1.2土的残余强度的研究土的残余强度特征Skempton残余强度：指以缓慢剪切速率达到相当大的剪切位移条-件下所达到的最小剪切强度值。第4页/共21页MechanismfortherapidmotionoftheQianjiangpinglandslideduringreactivationbythefirstimpoundmentoftheThreeGorgesDamreservoir,China1.３地质灾害成因分析第5页/共21页中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室胡明鉴等：高速环剪试验易贡巨型滑坡形成原因试验探索高速剪切使孔隙水压力不能及时消散，剪切过程引发孔隙水向剪切面运移，剪切面土体含水率和细粒含量明显高于剪切面上下层土体，出现剪切面液化现象第6页/共21页1.４

土与结构接触面力学特性杨有莲等《土与结构接触面力学特性环剪试验研究》第7页/共21页环剪仪的剪切盒一般由一对金属环组成，试样放在环状剪切盒内。试验时，法向应力由传力板直接施加在环状试样的上部，并通过传力板上的刀口将试样上表面固定，而下剪切盒转动给试样施加扭矩，实际上环剪试验和直剪试验一样，破坏面是一个预设定的剪切面。２环剪试验原理环剪试验试样受力示意图第8页/共21页２.1受力分析土样在剪切过程中，受到法向的荷载和底部的扭矩，通过受力分析可以更全面了解环剪仪的试验机理。对于本次试验而言，试样宽度（50mm）相对于土环半径（150mm）而言较窄,因此假设剪应力沿剪切面均匀分布，则作用于试样上的扭矩T为:其中Ｒ１和Ｒ２和分别为试样的内外半径;τ为作用于试样的剪应力。而有效法向应力为：

其中,P为作用于试样上的垂直荷重(KN)。第9页/共21页3ＡＲＳ环剪仪的简介用于研究土在大剪切位移条件下力学特性的土工试验设备第10页/共21页该类型环剪仪可以选择试样参数、数据采集间距、法向应力、固结参数、旋转速度和最大位移等；可根据时间或沉降完成剪切前的固结过程；固结和剪切过程中可连续监测测量值（荷载、旋转速度、位移、扭矩应力、沉降和时间），适合完成高精试验。试验机试验槽内环直径为100mm，外环直径为150cm，高度为30mm，其剪切面积为98.1３cm2。环剪速度由高精度电机控制，其剪切速率和轴向压力可线性或间断增加，剪切缝的大小在剪切开始前需人为调节。垂直压力由电机提供（直接测量力），可以自动调节法向应力，最大压力为10KN，作用在试样上的最大压应力为1000KPa。最大剪切应力为10kN，旋转角度为360°，剪切位移无限，最大剪切速率为32mm/min，最大轴向位移25mm，该试验机整个试验过程可以在主控制台上人工控制也可由计算机控制。３.1ＡＲＳ环剪仪功能第11页/共21页３.2ＡＲＳ环剪仪组成

PC操作系统

环剪仪主机温度/孔压传感器第12页/共21页下剪切盒上剪切盒剪切盒

加压系统加压装置第13页/共21页

通过主机操作板通过数据连接３.3ＡＲＳ环剪仪控制系统第14页/共21页

STS-2003环剪试验软件系统第15页/共21页３.4ＡＲＳ环剪仪操作制样-装样-固结-剪切第16页/共21页STS-2003(Opensoftware)３.5ＡＲＳ环剪仪软件操作软件说明软件操作第17页/共21页1、试验时试样容易被挤出，2、不能严格控制排水，孔隙水压力监测不准3、剪切时必须人工操作形成剪切面３.6ＡＲＳ环剪仪试验缺陷