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)計的自鉆式鉆頭進行導(dǎo)向自鉆。兩者的區(qū)別在于，膨脹型旁壓儀是一套主動加壓設(shè)備，通過加壓使探頭膨脹腔產(chǎn)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(shè)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(shè)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(xù)不斷地在任意水平方向進行總應(yīng)力和孔隙水壓力的測量，整個過程中它并沒有產(chǎn)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(yīng)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(shè)計的自鉆技術(shù)，這種技術(shù)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(tài)下的性狀和應(yīng)力狀態(tài)。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(yù)鉆孔中進行。

自鉆工作過程如下所述。探頭底部為特殊設(shè)計的自鉆鉆頭，其底端是一個內(nèi)部為錐形的管頭，內(nèi)部包含有一個螺旋切削鉆頭。當探頭穩(wěn)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(nèi)部的切削鉆頭旋轉(zhuǎn)切削，驅(qū)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(yīng)力。切削形成的碎屑通過探頭內(nèi)部的循環(huán)通道由洗井液或者清水攜帶到地表。這個循環(huán)水流在大多數(shù)土壤中閉合在儀器內(nèi)部，不會影響到探頭周圍土壤的性質(zhì)，但滲透性特別高的土壤除外。

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。通過調(diào)整內(nèi)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(yīng)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(nèi)部氣壓。

膨脹式旁壓儀（應(yīng)變控制）的工作原理：探頭中間部分超過一半長度的區(qū)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(nèi)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(yīng)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(yīng)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(xù)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(yīng)變速率自動進行，也可以在應(yīng)變維持狀態(tài)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(yīng)力和有效原位應(yīng)力隨著時間的變化值。

讀數(shù)：

所有的測試數(shù)據(jù)通過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(jù)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(yīng)力-剪切應(yīng)變曲線，從簡單的圖形分析方法到計算機曲線擬合技術(shù)都可以。自鉆式旁壓儀可以測定的參數(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：

● 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(shù)；

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

● 測試半自動系統(tǒng)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(tǒng)的原位測試儀器更加復(fù)雜，但是更加可靠而且有足夠的冗余度，即使出現(xiàn)某個故障或者操作失誤，都能夠獲取到有用的讀數(shù)。

國內(nèi)主要客戶：

1.南京市水利科學研究院

2.天津城市建設(shè)學院