GDS标准应力路径三轴系统操作说明
GDS三轴实验技术与方法第二部分
图 7 饱和土与非饱和土的简单说明
当评估不饱和土壤时,Fredlund 和 Rahardjo(1993)建议不 仅仅考虑现场的有效应力，而采用两个应力变量：常规应力 （σ − ������������）和基质吸力（������������ − ������������）, σ为总法相应力，������������为孔隙 水压力，������������为孔隙气压力，并且������������ > ������������。由于孔隙气压力的存 在，在研究非饱和土时需要额外的硬件，在测试试样体变时也需 要更加复杂的方法。
1. 使用空气气压/体积控制器。 2. 采用内压力室和小量程的差压传感器。 3. 采用双层压力室。 4. 采用局部轴向和径向应变传感器。
每一种测量体变的方法都采用了不同的技术，同时它们也有各自 的优点和缺点。对于各种方法的总结如下：
如图 8 所示，气压力通过试样帽施加，反压（孔隙水压力） 通过基座施加。采用最适合高压空气的圆盘作为底座，或者 HAEPD。HAEPD 需要将孔隙气和孔隙水分开，使试样维持一个基 质吸力
局部应变测量
常规三轴系统测量变形的传感器通常在三轴压力室的外部。 在这种情况下，位移传感器安装在加压杆（第一部分图 2：三轴 试验介绍）上面，轴向应变通过反压控制器的体积变化或者位移 传感器来测量。
局部径向位 移传感器（霍 尔效应）
插入弯曲供足够的精度应变测 量，但不能测量刚度或者强度的峰值或者最有代表原位土壤响应 剪切区发生的小应变。这主要是由于位移传感器测量的数值包括 系统运动和变形等一些无关试样体积变化的量。基座损坏、顶帽 被压入试样顶部，也造成无法精确测量小应变。试样顶部和底部 与顶盖和底座接触产生摩擦使得试样高度范围内产生不均匀的 变形，这意味着只有中间三分之一的试样被认为是不受限制的, 构成主剪切区域，这最代表原状土的响应。
GDS三轴试验技术与方法第一部分
UU试验最为简单快捷，试验过程中土样只需进行总应力的 控制和记录。可以测试不排水情况下土体抗剪强度，用来评估短 期状态下土体稳定性（例如用于施工项目进行期间测试，或者跟 随测试）。注意：该试验一般用于粘性土中。
CD试验另一方面适用于长时间荷载加载下的反应，在有效 应力下可得到其力学参数（如c、Φ值），试验需要消耗大量时 间来完成，因为对于粘性土，需要施加足够慢的剪切速率才能对 孔隙水压力产生微小变化。
图1 三轴试验的工程应用
三轴试验组成
三轴试验一般需要一个直径38mm~100mm的圆柱形土样，放 进压力室内受压。大多数试样高径比约2:1，且用橡胶模包裹。
图 2 三轴压力室的土体试样一般配置
三轴试验的类型
以下三种为主要的实验室分析方法，不同的工程应用都能得 到相应的力学参数。
• (UU) 不固结不排水 • (CU) 固结不排水 • (CD) 固结排水
2
一般三轴试验过程
本报告简要介绍下这个部分，三轴试验，作为室内岩土试 验的标准（BS1377 第8部分，1990年）主要包括4个步骤：试 样和系统准备过程、饱和、固结和剪切（注意，UU试验中不 要饱和及固结，详见BS1377 第7部分，1990年）。以下基于 GDS三轴自动化系统来简要介绍每个步骤。
三轴试验技术与方法 1
Sean Rees 博士 2 （1．本系列第 1 部分，2. GDS 岩土试验研究专家）
综述：这三部系列主要用于介绍岩土工程试验中最为通用的方法之——三轴试验。该报告对三轴试验这个课题提供的详尽的介绍，包括许 多衍生可以用于评估土体响应范围内的工程应用。
Overview: This three part series has been written to introduce one of the most versatile tests in the geotechnical laboratory – the triaxial test. The papers provide a detailed introduction to the subject of triaxial testing, including the many variations available for assessing soil response across a range of engineering applications.
gdstts 应力路径三轴仪工作原理
gdstts 应力路径三轴仪工作原理
GDS应力路径三轴仪GDSTTS是一种全自动的高级三轴试验系统。
它基于经典的Bishop&Wesley压力室，可以进行饱和度检查、未固结不排水三轴、固结排水三轴、固结不排水三轴、固结三轴、恒加载速率、恒应变速率、慢循环试验、K0、多阶段试验、准静态试验和应力路径测试等各种试验。
GDSTTS的工作原理主要是利用压力传感器和应变传感器对三轴土样进行测量和控制，从而获取土样在不同压力条件下的力学参数。
压力传感器可以准确测量三轴压力室内部的压力，而应变传感器可以测量土样在不同应力状态下的变形情况，如局部应变测量、非饱和土试验和弯曲元试验等。
通过GDSTTS的控制系统，可以实现对三轴土样施加不同的应力路径和加载速率，并实时监测土样的应力、应变和孔隙水压力等参数的变化情况。
GDS应力路径三轴试验系统是一款性价比高的研究型静三轴和应力路径三轴试验系统，根据配置不同的压力/体积控制器，该静三轴仪又分为STDTTS，ADVTTS和HPTTS三款不同的型号。
ADVTTS保留了行业范围内广泛使用的研究型试验的应力路径系统的全部优点。
此外，GDSTTS还可以进行各种高级土工试验，例如应力路径、低频循环和K0试验等，具有压力测量精度和分辨率等高的技术参数，可以根据用户要求和预算来配置。
三轴运动平台操作规程
三轴运动平台操作规程三轴运动平台操作规程一、概述：三轴运动平台是用于实现物体在三个方向上的运动的装置，它能够提供高精度和稳定性的运动控制，广泛应用于各种科学研究和工程领域。
为了确保操作安全和设备正常运行，以下将介绍三轴运动平台的操作规程。
二、操作前准备：1. 检查电源是否正常，并接通电源。
2. 检查运动平台是否与控制设备连接正常，包括电源、通信线路等。
3. 保持工作环境整洁，确保周围无杂物阻碍运动平台的正常运行。
4. 打开温度控制设备，确保环境温度在规定范围内。
三、操作步骤：1. 开机前，根据实际需求设置运动平台的初始状态参数，包括速度、加速度等。
2. 打开控制软件，并登录账号。
3. 进入主界面，选择所需要的操作模式，如手动控制、程序控制等。
4. 如果选择手动控制模式，在主界面选择手动控制选项，并点击“启动”按钮。
5. 在手动控制界面，选择要控制的轴，通过方向键控制平台的移动方向。
在控制过程中，注意平台运动的速度和稳定性。
6. 如果选择程序控制模式，在主界面选择程序控制选项，并点击“启动”按钮。
7. 在程序控制界面，通过预先编写好的程序来控制平台的运动轨迹。
在运行程序时，确保平台的运动路径和速度符合要求。
8. 在运行过程中，及时观察平台的运动状态，发现异常情况立即停止操作，并检查问题原因。
9. 操作完成后，关闭控制软件，并关闭设备电源。
四、安全注意事项：1. 操作前，应仔细阅读操作手册，并掌握相关注意事项。
2. 操作过程中，严禁将手指、手臂等身体部分伸入运动平台的移动范围内。
3. 使用过程中，严禁将杂物放置于运动平台上，以免影响平台的正常运行。
4. 使用过程中，严禁超出设备的负荷范围，以免造成设备损坏或人身伤害。
5. 操作过程中，严禁随意拆卸设备或进行改动，如需维修或更换部件，请联系专业人员操作。
6. 长时间不使用运动平台时，应将设备关闭，并拔掉电源插头，以节约能源和防止意外发生。
通过遵守以上操作规程和安全注意事项，能够确保三轴运动平台的正常运行和使用安全，同时提高工作效率和数据精度。
三轴运动平台操作规程
三轴运动平台操作规程
《三轴运动平台操作规程》
一、前言
三轴运动平台是一种常见的设备，用于实现三维运动控制。
为了确保设备的安全和有效运行，制定并遵守操作规程是十分必要的。
二、操作规程
1. 操作前检查
在操作三轴运动平台之前，必须进行严格的设备检查。
包括但不限于检查电源线、安全开关、控制面板和其他关键部件的完好性和连接情况。
2. 启动操作
启动三轴运动平台时，必须按照正确的步骤进行。
首先确保设备处于稳定的工作台面上，然后按照设备说明书上的启动步骤逐步进行，保证设备正常启动。
3. 运动操作
在进行运动操作时，必须先进行设备调试和预热，然后按照操作手册上的指导进行运动控制。
注意避免超出设备规定的极限运动范围，以免造成设备损坏和人身伤害。
4. 关机操作
结束使用三轴运动平台时，必须按照正确的关机步骤进行，包括关闭控制面板、切断电源和做好设备的相关后续维护工作。
5. 安全注意事项
在操作三轴运动平台时，必须严格遵守相关的安全规定，包括但不限于穿戴好个人防护装备、避免同时操作多个控制按钮和关注设备运行状态等。
三、总结
三轴运动平台是一种重要的设备，正确的操作规程对于设备的安全和有效运行至关重要。
制定并严格遵守操作规程，是每个使用者的责任和义务。
GDSlab2.5操作手册中文版7-计算模块
三轴试验计算模块7如果要用GDSLAB完成不同的试验，就必须选择不同的试验计算模块。
每种试验（如：三轴试验、剪切试验或固结试验）对应不同的计算模块。
对于非标准试验，如非饱和三轴试验，必须另外增加一个计算模块。
如要了解每一个计算模块的详细情况，请与GDS联系。
下面是标准三轴试验的计算公式。
7.1 标准三轴计算平均径向应变（Average Radial Strain）, (%)直径变化平均值 x 100初始直径偏应力（Deviator Stress）, q (kPa)q =轴向应力–径向应力应力比（Stress Ratio）轴向应力/径向应力试样面积（mm3）（π×（D0/2）2×H0）+体积变化值轴向力（Axial Force）, (kN)荷重传感器读数 + 围压 (试样面积-杆面积)轴向应力（Axial Stress）, (kPa)轴向力/试样面积有效轴向应力(Effective Axial Stress), (kPa)轴向应力-孔隙水压力轴向变形(Axial deformation) (mm)如果接触：位移传感器测量值如果没有接触（测量体积变化）：H0-（H0*（V0+Back-Vol-change/V0）^(1/3)轴向应变(Axial Strain) (%)(轴向应变 / Ho) x 100平均应力（Average (Mean) Stress）, s (kPa)(轴向应力 + 径向应力) / 2最大剪切应力（Maximum Shear Stress）, t (kPa)偏应力 / 2剪切应变（Shear Strain）(轴向应变 + 径向应变) x 2/3平均有效应力（Average Effective Stress） (kPa) (有效轴向应力 + 有效径向应力) / 2剑桥（Cambridge） p (kPa)(轴向应力 + 2 x (径向应力)) / 3剑桥（Cambridge）p’ (kPa)剑桥 p –孔隙水压式中:Do = 初始试样直径Ho = 初始试样高度7.2 非饱和土三轴计算初始值初始饱和度（初始水体积/初始孔隙体积）×100试样初始状态水的体积孔隙体积×（初始饱和度/100）试样初始状态空气体积孔隙体积×（（100-初始饱和度）/100）KRT （相当于PV=KRT）（孔隙气压+大气压）×（试样中空气体积+控制器中估计的初始空气体积+空气控制器体积+估计的管中的空气的体积）“校正值”当前试样中水的体积试样中水的初始体积+反压体积变化系统中气体总体积KRT/（孔隙气压+大气压）当前试样中气体体积系统中气体总体积-管中气体体积-估计的控制器中气体的初始体积+孔隙气体积矩阵吸力孔隙气压-反压7.3 空心圆柱计算平均垂直应力(Average Vertical Stress)̅=+平均轴向应力（Average Radial Stress）̅̅̅（）（）平均周向应力(Average Circumferential Stress)̅̅̅（）（）平均剪切应力（Average Shear Stress）̅̅̅平均轴向应变（Average Axial Strain）̅平均径向应变（Average Radial Strain）̅（）（）平均周向应变（Average Circumferential Strain）̅（）（）平均剪切应变（Average Shear Strain）̅̅̅̅（）（）√{()}√{}√{ }应力路径参数（Stress Path Parameters）=（）（）（）（）（）。
三轴数控操作说明 十步搞定三轴雕刻1
三轴数控操作说明十步搞定三轴雕刻机特别提醒：首次使用请务必由熟练同学辅助操作，避免发生意外造成财产损失!1.用ArtCAM程序打开dxf文件，会弹出“新的模型尺寸”和“输入文件”，都选择“接受”即可。
最大化“二维查看”窗口。
2.找到左下角“刀具路径”标签，选择“二维刀具路径”下的“二维轮廓加工”3.在“轮廓加工哪一侧”点选“外”或“内”（一般选外）；在“结束深度”输入数值（=0.1mm+材料厚度）在“轮廓加工刀具”点击“选取”Metric Tools-Wood or Plastic-3D Finishing-end mill 1.2mm （注意刀具参数下切步距应大于材料厚度）在右侧二维查看窗口选中要雕刻的图形（变成紫色）（图形线框间距不要小于1.2mm）在“材料”位置点击“设置”材料厚度（默认3.0mm）在“计算”位置点击“现在”，正常情况闪现“偏置轮廓”。
点击“关闭”如果图形不封闭或重叠会出现“选项中同时包括开放和闭合矢量无法确定矢量方向”/“两个或多个已选矢量相互重叠”/“对当前刀具而言无刀具路径产生”。
此时点击左下角“助手”标签，找到“矢量编辑”下的“矢量诊断（绿色十字图标）”，选中所有图形，点击查找错误下的“查找”，出现绿色标记的地方可能存在错误，需要重新绘制该区域。
4.再次重复操作3，选择其他图形编辑路径。
5.在“刀具路径操作”选择“保存刀具路径”，将所有“已计算的刀具路径”添加到右侧“按单一文件保存刀具路径”，输入文件名并以“Camtech RESIN CMC3 MM（*.nc)格式”保存，关闭Artcam程序。
6.用NC studio程序打开并装载刚才保存的*.nc数控文件，点击右侧“自动”右击选择“编辑当前加工程序”:将第二行“G9S10”改为“G9S20000”并删去倒数第二行“G53Z0”及空格（记事本也可打开此文件，更改后保存即可）。
右击选择“保存并装载至数控系统”。
7.点击“加工轨迹”标签，选择“仿真（F8）”按钮，可查看铣刀加工的运动轨迹，并确定工作原点。
三轴试验与应力路径(1)
c
’
(1 3) 2
’3
’
f
1 3 cos 2
f
1 3 2
f
tan 1 3 2
1 3 sin 2
’1
’
Mohr-Coulomb Failure Envelope in p-q Space
q
P’
应力路径表示方法
1） 直角坐标系统 2）1 3 直角坐标系统
3） p q 直角坐标系统
4） s t 直角坐标系统
1( a )
3 ( r )
破坏线
o 3
1
三轴压缩试验
（排水）
坐标系统中的应力路径
1
3
3
3
破坏线
1
45
o
三轴压缩试验
specimen of saturated clay was carried out under an all-round pressure of 600 kN/m2. Consolidation took place against a back pressure(反压力) of 200 kN/m2. The following results were recorded during
p’
Isotropic Consolidation q/p’=0
各向同性压缩
a
k a
各向异性压缩
a
a
a
k a
k a
k a
k 1 0
1 k k0
0 0
材料：各向同性
k≤1
k k0
0
一维压缩 k0压缩
3 1k
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要结束实验时，需要把压力卸掉，按照先反压，轴压，最后围压的顺序，否则会造成土样的橡皮膜膨胀。点击Object Display，然后点击CP，会出现反压，轴压和围压的压力和体积控制，点击CP Back Pressure图标，会出现对话框，输入0，然后点击Set Target，控制器就开始卸载。然后在按照同样的方法，点击CP Axial Pressure，CP Cell Pressure，开始卸载轴压和围压。然后点击Read，看反压、轴压和围压是否已经到达0了。如果在各个控制器读数接近于0的时候，同样方法弹出对话框，点击Hold。最后开始拆除土样。
2.2.5. Standard Trixial标准三轴模块
此模块分为不排水不固结，固结不排水和固结排水模式，具体可参考国家规范。其实，此模块的三种模式设置大同小异。
Unconsilidated Undrained不排水不固结实验
Consilidated Undrained固结不排水实验
Consolidated Drained固结排水实验
B-Check.
Consilidation
一切设置好，之后就可以点击Test List，点击Go To Test，然后点击Start，开始实验。
双击图形框，会出现图形选择框，你可以根据自己的需要选择相应的坐标轴和参数。
也可以点击Browse Live Data Options，选择要在右边实时显示的目标参数，最多能选9个。
2.2.4. Stress Path应力路径模块
此模块属于高级模块，实验者需要对应力路径三轴知识很熟悉的情况下，设计实验步骤。本系统包含p,q和s,t模式两种。一般我们做的最多的前者，英国剑桥模式。具体请参见GDSLAB实验手册。
在Stress Path旁边有一个p,qcalculator，此计算器可以在轴向应力，径向应力和p,q之间进行转换，并能直接导入目标设置栏。
控制面板解锁
点击Exit退出，Object /Hardware Display，开始设置实验步骤。
2.设置实验步骤
2.1.设置数据保存格式
点击Data Save，会询问你如何保存数据。
此时一定要注意勾选，Save Calculated Data?，否则实验过程中无法标准计算值的数据，只保存直接采集的数据。
2.2.设置土样参数
点击Sample图标，系统会询问是否是新土样，以及是否已经接触，一般选择Yes，就可以了。其中，只需要输入土样的直径和高度参数。
2.3.设置实验步骤
点击Add Test，选择需要的实验类型，然后开始Creat New Test Stage。本系统有饱和固结，高级加载，Ko固结，应力路径，标准三轴共5个模块。下面将重点介绍这5种实验方法。
1.3.2.控制器清零
需要在控制器上操作，否则会造成控制器上显示的读数跟软件显示的不一致。
压力/体积控制器检查与操作
标准压力/体积控制器：本套系统配置了两个3 MPa压力/体积控制器V2。在调试前一定要检查控制器是否能正常运转，经检查，接电后活塞可以左右移动；液晶面板正常显示。
另外，由于客户反映压力/体积控制器在操作上比较麻烦，先增加STDDPC v2的使用说明。不过在厂家附带的光盘中有一个文件《STDDPCv2_ Handbook》，专门阐述如何使用V2 版压力/体积控制器。这里将只对常用的几个功能进行操作说明。
2.3.2. Advanced Loading高级加载
主要提供围压，反压和轴向应力/轴向应变的Constant(保持恒定)，Ramp(线性加载)，Sinusoidal(正弦加载)，Hold Volume(保持体积不变)。此模块可以在其他模块实验过程中穿插使用。
2.2.3. K0固结
对于GDS三轴系统，有两种方式可以进行Ko固结，即通过径向传感器直接测量土样的径向变形，或通过反压控制器来测定土样的总体积变化，进而测算到土样的径向变形。本系统就是通过下一种方式来测定。
标准应力路径三轴测试系统操作说明
——安徽建筑工业学院STDTTS系统
1.GDSLAB软件操作
1.1.打开GDSLAB软件
1.2.检查硬件的通讯参数
点击Management，出现如下图
并点击Object Display，出现系统硬件的连接图，
点击Serial Pad 1图标，检查通讯设置是否有错误。
8通道数据采集板
选择控制的通讯文件
STDDPC V2 连接状态
1.3.传感器和控制器清零
在装土样前，要对传感器和控制器清零
1.3.1.传感器清零，只能在软件上清零
点击某个传感器所对应的眼睛图标，会出现对话框，点击Advanced，然后在“Soft Zero Offset”旁边点击“Set Zero”，观察传感器的读数就会变成0。如果出现很小的波动为正常。轴向力、孔压和轴向位移传感器清零都是如此。
设置压力/体积目标值界面
. Fill/Empty 给控制器充水/排水
对控制器进行充水或排水作业，请按如下命令操作：
Menu-->Fill/Empty-->Fast Fill, Fast Empty, Slow Fill和Slow Empty四种方式供选择
控制器充/排水操作
. 控制器压力/体积读数清零
Menu-->Offsets Menu-->Apply Pr. Offset一般只需要用到此功能。
控制器压力/体积值清零界面
. 操作面板解锁
一般情况下，如果GDSLAB软件在控制时，控制器面板会自动锁上。如果要手动操作面板，可以对其解锁。但如果软件在读数时，无法进行操作。
按Cancel回到初始画面，再按Lock/Unlock键，会让你选择，回车确定即可。
2.3.1.饱和固结模块Satcon.dll
其中包括Saturation Ramp（给土样饱和）,B-Check（主要是检查土样的饱和度）,Consolidation(固结)。
Saturation Ramp
设置围压和反压值，以及加载到目标值，所需的时间，系统会自动判断加载速率。
此对话框，会询问此实验步骤的结束条件。
图16 STDDPC V2示意图
压力/体积控制器操作面板
压力控制器操作面板液晶屏初始画面
. 设置压力/体积目标值
图24显示的是控制器操作键盘上的显示画面，如果要手动设置压力/体积目标值，按照如下操作进行，或者在GDSLAB软件中的CP下设置目标值。
Menu-->Set Vol./Pr.-->Set Pressure或者Set Volume然后输入目标值，并按mm Port: 1
Baud: 4800
Parity: n(此处必须为None，否则无法正常通讯，这一点很重要)
Data Bits: 8
Stop Bits: 2
设置上面的参数后，就开始设置压力/体积控制器 STDDPC V2，包括反压、轴压和围压的通讯参数，点击“Select STDDPC controller”，会弹出“GDS USB controller selection tool ”，然后选择下拉菜单下的文件，从3个控制器的通讯文件选择一个，之后点击“Selected”，系统就会为反压控制器选择通讯文件。图29为反压控制器通讯设置正常后的状态。轴向压力/体积控制通讯参数跟反压一样，当反压和轴向控制器选好后，一定要注意控制器与压力室的链接情况。当三个图标的通讯参数设置好以后，就点击“Read”图标，查看各个传感器是否有读数。注意，本系统在已经选好通讯文件，一般情况下，如果不出现系统错误，不需要再进行设置，只需要在实验前检查下就可以了。在每个控制器后面有个序列号，反压为12813，轴压为12811，围压为12809，注意检查控制器与压力室管路连接是否正确。