TSZ-1B/3B/6B全自动应变式三轴仪使用说明书

一、TSZ-1B全自动土工应变式三轴仪详细使用说明书 概述

应变控制式三轴仪根据GB/T50123《土工试验方法标准》设计制造，各项性能参数符合相关规范要求。本仪器用于测定土样在等应变加荷方式下土体的抗剪强度、变形和孔隙水压力等功能。该系统可以进行不固结不排水试验（UU）、固结不排水试验（CU）、固结排水试验（CD）等。

本仪器主要有三部分组成：测控系统、加载系统、附件（含量力环、压力室、饱和器、承膜桶、对开模、切土器、击实器等）

二、 主要技术参数及规格

1、 试样尺寸：φ39.1*80(mm)、φ61.8*125(mm)、φ101*200(mm)

2、 轴向荷载：1B :0-10KN    3B :0-30KN     6B :0-60KN

3、 工作台行程：0-90mm

4、 剪切速率：0.001-4.000 mm/min

5、 周围压力：0-2.000Mpa

6、 反压力：0-1.000Mpa

7、 孔隙压力：0-2.000Mpa

8、 电源：220V±10%，50HZ

9、 功率：小于800W

注：a 剪切速率在全程范围内实现无级调速，高分辨率全彩色液晶屏实时显示速度及电机状态

b 围压、反压、孔隙压力（以下全文简称为孔压）测量精度可达到0.001Mpa，且在超大全触摸式屏幕实时显示

c 围压、反压可自动控制，控制精度可调，最高可达0.001Mpa

三、 性能及特点

1、 仪器测控系统核心控制系统采用高速32位ARM微控制器，超高速的采样以及运算能力保证试验过程中各项数据的精准采集及显示。

2、 测控系统选用大屏幕彩色触摸液晶屏，友好直观的人机交互界面，简单易操作的触控设置，精益求精的软件设计，提供给用户一个超乎想象的使用体验。

3、 加载系统由伺服电机驱动，剪切速率无级变速。显示选用10英寸彩色屏，界面友好直观，全金属机械式按键控制电机，常用速度快速选择并设置，用户自定义速度快速调整。

4、 整个系统无需外界空气压缩机等任何压力源，自身实现液压控制，性能稳定，满足各种三轴试验的需求。

5、 仪器管路简单易操作，阀门管件的开关状态轻松易辨。压力室耐压强度高，加压杆摩擦系数小，最大限度的排除对试验的影响。

四、 试验机主要工作原理

1、 三轴试验时，将制备好的试样用橡胶膜包裹好，放入压力室，然后根据试验要求通过围压系统和反压系统进行加压控制，加载系统的工作台以要求的剪切速率上升剪切，直至土样破坏。试验过程中，通过量力环和0-30mm的百分表获得相关试验数据，用于后期数据处理。

2、 围压、反压的控制方式是以水为介质，通过调压筒的活塞前进或后退对水压缩获得所需的压力。压力传感器选用高精度、高响应速度的型号。

3、 试验中，土样的体积变化由双层体变管（加反压时）或滴定管测量。

五、 试验机的安装

试验机拆箱后，按照说明书的装箱单清点测控柜、加载系统、压力室以及其它所有附件是否齐全，如有问题请及时与经销商或者生产厂家联系。

(一) 加压系统的安装

1、 将加压主机放置于平整、坚实的工作台上，要求自制工作台的必须大于加压系统底座面积。调整加压系统四个地脚使仪器水平。

2、 需要调整横梁的高度时，注意左右两个调节螺母同时调节，且在重新紧固横梁时必须保证横梁的左右两端与加压系统工作台垂直距离相等。

3、 10kN压力传感器固定在横梁中心（出厂前已经预装好）,用于测量轴向荷载（土样抗变形能力）。0-25mm位移传感器固定在边杠处，用于测量土样的轴向应变。

(二) 、测控柜安装

将测控柜放置于平整、坚实的工作台上。

六、 附件介绍

本机有些附件（如饱和器、对开模、承膜筒等）配有三种型号，分别用于做不同尺寸试件的试验。由于这些附件功能以及使用方法等一致，故本文只对其中一种尺寸作为样例进行讲解。

(一) 储水瓶

储水瓶为一个下口瓶，用于试验过程中对压力室注水等。如图所示。

用户使用时将硬管直接插在下方的橡胶塞，通过上方瓶口加水即可。储水瓶放置于测控柜上方，由于是玻璃制品，用户使用时应尽量小心轻拿轻放，防止损坏。

注意在使用过程中应将瓶口上方的瓶塞拿掉，防止因瓶子过于密封导致瓶内水位变化后引起气压变化，从而水不再流动

(二) 对开模

对开筒被轴向分为相同的能严密合实的两部分，和可套在对开筒柱体外部的套环。

对开模主要用于试验过程中取、放土样时，使用对开模保护，防止在试验未开始时用手指直接接触土样造成损坏。

(三) 饱和器

当试验需要对土样进行饱和时，使用到本附件。在制备土样试件时，也用到本附件。如图所示为饱和器。注意图中有长杆和短杆之分，其中长杆的会在制备土样时用到。

(四) 击实器

击实器用于制备各型号土样。在制备土样时，配合饱和器使用。下文介绍土样制备方法时会具体讲解。

 如左图，在制备φ101的土样时，击实器的使用方法

在制备φ39.1和在φ61.8的土样时，击实器的使用方法。

(五) 承膜筒、乳胶膜、洗耳球

在对土样试件套乳胶膜的过程中，会用到洗耳球和承膜筒，使得过程简单化。

使用时，先将一小段软管套在承膜筒的侧方出气嘴，然后将对应尺寸的乳胶膜如图所示反套在承膜筒上。应尽量保证乳胶膜方向不要扭曲。然后用手捏住洗耳球，再将软管的另一端连接至洗耳球，松手，洗耳球将自动鼓起并吸出乳胶膜和承膜筒间隙的空气。

此时若乳胶膜仍没有紧贴承膜筒内壁，可以用手捏住橡胶软管，移除洗耳球然后再次捏住洗耳球排气，然后重新连接洗耳球和软管，松手，让洗耳球再次吸出乳胶膜和承膜筒间隙的空气。

重复上方过程，直至乳胶膜紧贴承膜筒内壁。

如图所示，即为连接好洗耳球、承膜筒，并套上乳胶膜的示意图。

此时，即可将承膜筒连同乳胶膜慢慢套在土样上。

取出时，将乳胶膜反套在承膜筒两端的部分轻轻推下，再移除洗耳球，此时乳胶膜将紧贴于土样试件，慢慢移除承膜筒即可。

(六) 切土器

做无测限抗压强度试验时，需利用切土器将试样切成要求直径。本设备配备的切土器可切取土样直径φ39.1、φ61.8、φ101等，下钉盘底部装有钢铢使其转动灵活。

使用方法：将预定试样切成与上钉盘近似大小直径之土样，削平量端面，置于两钉盘之间顶紧，转动中轴，用切土刀或钢丝锯沿着所需直径靠板方向逐渐逐切，即可切成所需土柱样。

(七) 其他附件

透水石  加压帽 不透水板

TSZ-1B全自动土工应变式三轴仪详细使用说明书加载系统的使用操作

加载系统可独立运转，也可通过通讯口接收指令执行相应动作响应。

本加载系统采用进口伺服电机控制，加载稳定性高且速度控制精准。高分辨率的全彩色液晶屏、友好直观的界面设计实时显示当前速度和运行状态，操作简单快捷。系统装配有行程限位开关，有效避免因行程超限导致的加压结构损坏等意外，

加载系统控制部分如下图：

【围压控制】：按下时可启动或停止围压装置的压力自动控制功能。

【反压控制】：按下时可启动或停止反压装置的压力自动控制功能。

【电机上升】：按下时电机以运行速度向上运行；

【电机停止】：按下时电机停止运行；

【电机下降】：按下时电机以运行速度向下运行；

【菜    单】：设备进入菜单界面；

【加    载】：按下时电机以加载速度向上运行；

【停    止】：按下时电机停止运行；

屏幕状态上显示框内显示围压，反压，孔压，压力，位移传感器1，2的实时数据；

【围压目标值】：设定试验石围压的目标值；

【反压目标值】：设定试验时反压的目标值；

【运行速度】：电机运行时的运行速度，最大运行速度为2mm/min;

【加载速度】：电机运行时的加载速度，最大运行速度为2mm/min;

【确    定】：保存设定好的试验参数信息

【取   消】：返回待机界面

注意：其中围压最大可设置为2.000MPa，反压最大可设置为1.000MPa，用户可根据需要自行设置此界面下的试验参数；

【试验参数】：切换到设定试验参数界面

【压力标定】：切换到压力传感器的标定界面

【位移标定】：切换到位移传感器的标定界面

【系统设置】：切换到系统设置界面

【恢复出厂】：弹出是恢复出厂警告提示，确定恢复出厂后点击“确认”，否则点击“取消”返回至菜单界面；

【返   回】：返回待机界面

数据校准：

在主菜单上点击“压力标定”，进入到压力标定界面。标定功能开放给用户使用，普通用户也可以利用标定工具完成标定。但我们仍然强烈建议，获取我司售后人员的协助以后再进行此项操作。

压力校准步骤如下：

(1) 根据传感器的量程输入配置信息。（用户不得修改）

(2) 选择数据显示分辨率(3位小数)（用户不得修改）

(3) 位移数据用千牛单位(kN) （用户不得修改）

(4) 将传感器固定好，当采样值显示一个32767时标定0点(即0%)点击“保存”即可，依次加载到传感器满量程的10%、20%、… 100%共计10个标定点，按下标定点操作处的【保存】按键；

(5) 如果标定出现错误点击“删除”可删除标定好的点。

(6) 完成标定后点击下方“保存”按钮，完成位移标定。

位移校准步骤如下：

(1) 根据传感器的量程输入配置信息。（用户不得修改）

(2) 选择数据显示分辨率(3位小数)（用户不得修改）

(3) 位移数据用毫米单位(kN) （用户不得修改）

(4) 将传感器固定好，当采样值显示一个相对小的数值时标定0点(即0%)点击“保存”即可，在传感器下方放入标准样块依次标定10%、20%、… 100%,10个标定点。

(5) 如果标定出现错误点击“删除”可删除标定好的点。

(6) 完成标定后点击下方“保存”按钮，完成位移标定。

建议用户不要自行进行此处操作，如有需要请咨询我司售后人员。

系统设置界面：

【RS232波特率】： 设备与上位机软件通讯时的波特率；

【RS485波特率】：

【电机类型】：设备使用的电机类型，用户无需修改；

【电机速率倍率】，【丝杠升降倍率】，【TIM 基频】此处参数与电机控制相关，用户无需修改；

测控柜的使用操作

打开电源，等待系统完成启动，显示页面如下：

主页面显示围压、反压、孔隙压力的实时数据以及围压和反压的控制状态。

点击“启动/停止”按钮即可启动或停止对应的压力自动控制装置。

右下侧的空白区域为信息显示区域，实时刷新显示系统的各种状态。

页面右下角的几个清零按钮可以对当前压力值清零，可以快速实现压力零点校准功能。但用户应在确认当前压力确实为零时按下此按钮。本系统做有?；すδ?，当系统读取到对应的压力值超过一定数值时，禁止清零功能。

点击“主菜单”按钮，打开“试验参数”，显示页面如下：

用户根据需要自行修改围压和反压的目标值，其中围压最大可设置为2.000MPa，反压最大可设置为1.0000MPa。

压力控制精度表示在自动控制过程中，系统自动泄压或补压时当前压力距离目标压力的差值。本参数单位为KPa，即0.001MPa。

例如：围压目标设置为1.000MPa，压力控制精度设置为5KPa。则在系统启动自动控压后，围压小于0.995MPa时围压加压启动，围压大于1.005MPa时围压泄压启动。

用户可根据需要自行设置，确认后返回主运行页面，且参数将会自动保存，直至下次修改。

TSZ-1B全自动土工应变式三轴仪详细使用说明书土样采集和试样制备：

具体的土样采集与试样制备过程，请参照有关要求和规范进行，本文只做简单介绍。

首先根据试验需求，确定所需试样个数，以便备取相应数量的土样。

试样尺寸要求：

最小直径为35mm，最大直径为101mm，试样的高度宜为试样直径的2~2.5倍，试样的最大粒径满足以下要求：

试样直径小于100mm时，允许的最大粒径为试样直径的1/10；

试样直径大于100mm时，允许的最大粒径为试样直径的1/5。

对于有裂缝、软弱面和构造面的试样，试样直径宜大于60mm。

(一) 原样土试样的制备

根据土样的软硬程度，分别用切土盘和切土器按照试样需求切成圆柱形试样，切土器的使用方法参考上文中切土器的使用介绍。

注意切好的试样应两端平整，并垂直于试样轴。当试样侧面或端部有小石子或凹坑时，允许用削下的余土修整。试样切削时应避免扰动，并取余土测定试样的含水率。

(二) 扰动土试样的制备

（1）将土样从土样筒或包装袋中取出，对土样的颜色、气味、夹杂物和土类及均匀程度进行描述，并将土样切成碎块，拌和均匀，取代表性土样测定含水率。

（2）对均质和含有机质的土样，宜采用天然含水率状态下代表性土样，供颗粒分析、界限含水率试验。对非均质土应根据试验项目取足够数量的土样，置于通风处晾干至可碾散为止。对砂土和进行比重试验的土样宜在105～110~C温度下烘干，对有机质含量超过5％的土、含石膏和硫酸盐的土，应在65～70℃温度下烘干。

（3）将风干或烘干的土样放在橡皮板上用木碾碾散，对不含砂和砾的土样，可用碎土器碾散。此过程注意切勿压碎颗粒。

（4）对分散后的粗粒土和细粒土，应按要求过筛。对含细粒土的砾类土，应先用水浸泡并充分搅拌，使粗细颗粒分离后按不同试验项目的要求进行过筛。

（5）试样的数量视试验项目而定，应有备用试样1～2个。

（6）将碾散的风干土样通过孔径2mm或0.5mm的筛，取筛下足够试验用的土样，充分拌匀，测定风干含水率，装入保湿缸或塑料袋内备用。

（7）根据试验所需的土量与含水率，制备试样所需的加水量应按下式计算：

式中——制备试样所需要的加水量(g)；

——湿土(或风干土)质量(g)；

——湿土(或风干土)含水率(％)；

——制样要求的含水率(％)。

（8）称取过筛的风干土样平铺于搪瓷盘内，将水均匀喷洒于土样上，充分拌匀后装入盛土容器内盖紧，润湿一昼夜，砂土的润湿时间可酌减。

（9）测定润湿土样不同位置处的含水率，不应少于两点，含水率差值应不大于1%。

（10）对于砂类土，应先在压力室底座上依次放上不透水板、橡皮膜和对开模，将砂料填入对开模内，分三层按预定干密度击实。当制备饱和试样时，在对开模内注入纯水至1/3高度将煮沸的砂料分三层填入，达到预定高度。放上不透水板、试样帽、扎紧橡皮膜。对试样内部施加5KPa负压力，使试样能站立，拆开对开模。

（11）使用击实器分层击实试样，粉质土宜为3~5层，黏质土宜为5~8层，各层土样数量相等。

饱和器内部应涂一层凡士林。且每击完一层，放置下层土样前，应将刚击实的土层表面刨毛。

(三) 击实器用法如下图所示：

在制备φ39.1和在φ61.8的土样时，首先取出对应的长杆饱和器（参考上文中对饱和器的介绍附图）。拧开蝴蝶螺母，依次取下饱和器的上盖、顶部透水石、三开模、底部透水石。并取出击实器底座、击实套筒、击实锤。

击实器底座放置于饱和器底部，在其上方依次放置三开模、饱和器顶盖、击实器套筒。锁紧蝴蝶螺母即可。

在制备φ101 的土样时，首先取出饱和器。拧开蝴蝶螺母，取下饱和器的三开模。并取出击实器底座、击实套筒、击实锤。

如图将击实器底座放置于平地，并固定住击实器底座，三开模放置于套筒内即可，最后放上击实压盖。

按照本章介绍，制备好试样，击实完毕后，小心取出三开模，彦三开模的边隙依次小心撬动，最后取出试样。量取试样的直径和高度。试样的平均直径按下式计算：

式中分别为上、中、下部位的直径。