HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM CỘT ĐẤT CỘNG HƯỞNG

Đáp ứng tiêu chuẩn: ASTM D4015-2000

ĐẶC TÍNH CHUNG

Hệ thống tích hợp cho các thí nghiệm Cột cộng hưởng (Resonant Column) và Cắt xoay đơn giản (Torsional Simple Shear).
Tự động phát hiện tần số nền.
Thí nghiệm RC: xác định tỷ số giảm chấn từ một nửa dải năng lượng và từ dữ liệu dao động tự nhiên.
Thí nghiệm TSS: xác định tỷ số giảm chấn từ các vòng trễ.
Khung tự do phía trong cho phép thí nghiệm với biến dạng góc hoặc dọc trục lớn.
Áp lực buồng tới 1Mpa.
Phù hợp cho mẫu thí nghiệm có đường kính 50mm (hoặc 70mm theo yêu cầu đặc biệt).
Bộ phát tín hiệu và máy hiện sóng tích hợp sẵn.

MÔ TẢ CHUNG

Ứng dụng

Thí nghiệm cột cộng hưởng (RESONANT COLUMN - RC test)

Xác định vận tốc sóng cắt.
Xác định Module biến dạng cắt cát tuyến G (module trượt động – secant shear modulus).
Xác định tỷ số giảm chấn D (tỷ số cản ướt - damping ratio).
Xác định tỷ số dao động tự do (ratio from free-vibrations).

Thí nghiệm Cắt xoay đơn giản (Torsional Simple Shear)

Xác định Module biến dạng cắt cát tuyến từ đồ thị Ứng suất/Biến dạng.
Xác định tỷ số giảm chấn từ các vòng trễ.

Tự động tính toán:

Tần số cộng hưởng.
Vận tốc sóng cắt.
Module biến dạng cắt.
Biến dạng cắt.
Tỷ số giảm chấn tại một nửa dải năng lượng.
Tỷ số giảm chấn từ dao động tự do tắt dần.

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
Hệ thống thiết bị RESONANT COLUMN của Controls Wykeham Farrance kết hợp các tính năng của hai thiết bị thí nghiệm Cột cộng hưởng và Cắt xoay đơn giản trong một thiết bị duy nhất bao gồm một động cơ điều khiển dòng để áp vào mẫu một lực xoắn (xoay), một loạt các đầu đo với bộ điều hòa tín hiệu, một hệ thống điều khiển áp lực buồng và áp lực ngược, một thiết bị ghi dữ liệu.
Trong thiết bị RESONANT COLUMN, mẫu đất được gắn cố định phía đáy và được kích thích phía đầu trên của mẫu. Lực xoắn (xoay) trên đỉnh mẫu được tạo ra bới một động cơ điện cấu thành từ 8 cuộn cảm bao quanh 4 nam châm được gắn trên 1 tấm kim loại tròn.
Tần số rung được tạo ra đến 250Hz. Tần số dao động riêng được xác định từ biên độ lớn nhất của chuyển động; từ tần số cộng hưởng, vận tốc sóng cắt và module sóng cắt được tính toán dựa trên lý thuyết đàn hồi. Ứng suất cắt tương ứng được lượng định từ biên độ chuyển động. Mức độ giảm chấn của vật liệu có thể xác định tại một nửa của dải năng lượng hoặc từ đồ thị biểu diễn dao động tắt dần, xuất hiện khi ngừng kích thích lên mẫu.
Trong thí nghiệm Cắt xoay đơn giản, mẫu đất bị làm cho biến dạng theo chu kỳ ở tần số thấp (tối đa 10Hz), liên tục kiểm soát lực xoắn và biến dạng. Từ đường biểu diễn biến dạng xoắn, mối tương quan giữa ứng suất cắt trung bình và biến dạng cắt trung bình sẽ được xác định, từ đó xác định được module cắt và tỷ số giảm chấn.

THÔNG TIN ĐẶT HÀNG

31-WF8500
RESONANT COLUMN, Thiết bị kết hợp thí nghiệm Cột cộng hưởng và Cắt xoay đơn giản, tự động xác định tỷ số giảm chấn tại một nửa dải năng lượng và dao động tự do bằng phương pháp dao động tự do tắt dần.

PHỤ KIỆN

28-WF2016/A
Máy nén khí, áp lực tối đa 10 bar/145, lưu lượng khí nén 10.2cfm, bình tích áp 100 lít. Điện áp 230V/50Hz/1ph

28-WF2016/2
Bẫy nước cho đường khí nén

28-WF4221/A
Bồn nước khử khí, dung tích 23 lít.

28-WF2001
Bơm hút chân không. Điện áp 220-240V/50-60Hz/1ph

28-WF2064
Ống hút chân không (2 cái)

86-D2005
Bộ làm khô không khí

86-D0819
Chất hút ẩm Silicagel

28-WF4225
Bảng van cho hệ thống khử khí

31-WF8500/1
Bộ dụng cụ hiệu chuẩn

THÔNG TIN BỔ XUNG

CÁC GIAI ĐOẠN THÍ NGHIỆM

Giai đoạn bão hòa mẫu
Trong gia đoạn bão hòa mẫu, từng lượng tăng áp lực buồng và áp lực ngược nhỏ sẽ được cấp cho mẫu để loại dần không khí tích tụ trong các khoảng trống giữa các hạt đất. Một hệ thống điều khiển để tạo ra áp lực buống và áp lực ngược thông qua buồng chuyển đổi áp lực có màng ngăn cách giữa nước và khí nén. Áp lực buồng và áp lực ngược được đo bằng các đầu đo áp lực 1000kPa với độ chính xác 0.1kPa. Sự thay đổi thể tích của mẫu được đo bằng thiết bị đo thay đổi thể tích vi sai.

Giai đoạn cố kết
Mẫu sẽ được duy trì áp lực ngược bằng với áp lực ngược ở cuối giai đoạn bão hòa mẫu. Trong khi đó, áp lực buồng sẽ tùy thuộc ứng suất hữu hiệu cần đạt được ở các bước tiếp theo. Khi áp lực nước lỗ rỗng và sự thay đổi thể tích của mẫu không thay đổi nữa, giai đoạn cố kết kết thúc.
Trong giai đoạn này, biến dạng dọc trục sẽ được đo bằng đầu đo chuyển vị kiểu LVDT có hành trình ± 12.5mm và cấp chính xác 0.2%.
Các thí nghiệm RC và TSS thường được thực hiện trong điều kiện không thoát nước bằng cách đóng các van thoát nước và đo các thay đổi về áp lực lỗ rỗng.

Thí nghiệm Cột cộng hưởng (RC - Resonant Column)
Bộ phát tín hiệu sẽ cung cấp một tín hiệu điện áp biến đổi theo dạng Sin cho bộ khuếch đại điều khiển và một dòng điện tỷ lệ đến các cuộn cảm gắn trên thân buồng thí nghiệm. Từ trường do các cuộn cảm tạo ra sẽ tương tác với các nam châm được gắn trên đĩa kim loại, tương tác đó sẽ truyền vào đầu trên của mẫu một dao động xoắn. Vì tần số của tín hiệu vào biến thiên, ứng xử động của mẫu sẽ tạo ra các biên độ chuyển động biến thiên tương ứng. Biên độ chuyển động được ghi lại bằng một đầu đo gia tốc gắn trên đĩa kim loại hoặc bằng đầu đo dịch chuyển tương đối đo sự dịch chuyển tương đối giữa đĩa kim loại và các cuộn cảm.
Tần số tạo ra chuyển động lớn nhất của phần đỉnh mẫu có liên quan đến chế độ cộng hưởng thứ nhất và được xác định bằng cách đưa vào một tín hiệu với tần số biến đổi. Module cắt cát tuyến của mẫu có thể lượng định từ tần số cộng hưởng. Tỷ số giảm chấn có thể được lượng định thông qua ứng xử tần số của mẫu (tại một nửa dải năng lượng) hoặc từ đường biểu diễn dao động tự do tắt dần xảy ra khi ngừng nguồn kích thích.
Ở một trạng thái ứng suất hữu hiệu cố kết cho trước, các thí nghiệm RC sẽ được lặp lại nhiều lần, tăng dần độ lớn của điện áp tín hiệu đầu vào, từ đó lấy được module biến dạng cắt cát tuyến và tỷ số giảm chấn tương ứng với các giá trị tăng biến dạng cắt.

Thí nghiệm Cắt xoay đơn giản (TSS - Torsional Simple Shear test)
Một dòng điện có dạng Sin được cung cấp cho các cuộn cảm trong điều kiện gần như tĩnh và chuyển động của phần đỉnh mẫu được ghi lại bằng các đầu đo dịch chuyển tương đối. Dòng điện vào (tỷ lệ với ứng suất cắt) và chuyển động xoay tương ứng (tỷ lệ với biến dạng cắt) được ghi lại đồng thời.
Module cắt của mẫu đất được xác định từ độ dốc trung bình của các vòng biểu diễn ứng suất – biến dạng, trong khi đó khả năng giảm chấn của vật liệu liên quan đến diện tích của vòng trễ.
Ở một trạng thái ứng suất hữu hiệu cố kết cho trước, các thí nghiệm TSS sẽ được lặp lại nhiều lần, tăng dần độ lớn của điện áp tín hiệu đầu vào, từ đó lấy được module biến dạng cắt cát tuyến và tỷ số giảm chấn tương ứng với các giá trị tăng biến dạng cắt.