レバー式不飽和直接剪断装置

製品の説明

レバー式不飽和直接剪断装置

モデルBTU-DDS-1U

説明

この装置は、レバー式不飽和直接せん断装置、 モデルBTU-DDS-1U、特に不飽和土壌のせん断強度試験用に設計されています。特殊な不飽和圧力セルとせん断ボックスを使用し、レバー荷重によって垂直応力を加え、セラミックディスクと間隙空気圧力制御システムを使用してマトリックスの吸引を制御します。主な特徴:

• 特殊な圧力セル: 間隙空気圧の影響を受けない正味垂直応力を適用します。表面処理により耐食性と高強度を実現。
• 専用シャーボックス: Ø61.8 mm × H20 mm、セラミックディスクホルダーを装備しており、セラミックディスク (5 Bar、米国から輸入) を簡単に交換でき、真空飽和による脱気も便利です。
• せん断速度: 0.00001 ～ 6 mm/min、無段階調整、LCD ディスプレイ。
• 最大水平せん断力：5 kN（オプションで10 kN）。
• 通常圧力: 段階的なレバー負荷 (ウェイトはオプション、最大 1600 kPa)。
• 通常の変位: 範囲 12.7 mm、分解能 0.01 mm。
• 体積変化の測定: 範囲 0 ～ 200 ml、分解能 0.01 ml。
• 間隙気圧: 0 ～ 0.6 MPa、グレード 0.25 圧力計付き。
• データ収集システムが含まれています。

試験基準（国際）

• ASTM D3080(直接せん断試験)
• ASTM D5298（吸引力測定）
• ASTM D6836(軸移動技術を含む不飽和土壌試験方法)
• ISO 17892‑10(直接せん断試験)
• BS1377‑7(直接せん断試験)
• 不飽和土壌の残留強度とは、次のことを指します。ASTM D7608と同様です。

この装置は、間隙空気圧と総垂直応力を制御することにより正味垂直応力を制御し、軸移動技術の基本要件を満たします。

仕様

詳細

• 不飽和圧力セル– 通常の荷重ピストンがセルを密閉するように特別に設計されています。適用された垂直応力は間隙空気圧によって打ち消されず、正味垂直応力 (σ_net = σ – u_a) を独立して制御できます。
• シャーボックスとセラミックディスク– シャーボックスのベースにはセラミックディスク用のホルダーが付いており、さまざまな空気侵入値 (標準 5 Bar、空気侵入値 500 kPa に相当) のディスクを迅速に交換でき、ほとんどの不飽和土壌試験に適しています。セラミックディスクを取り外して真空を飽和させることで、効果的な軸移動を実現できます。
• レバーローディングシステム– ウェイトとレバーを使用して垂直力を適用します (レバー比は記載されていませんが、通常は 12:1 または 10:1)。シンプルで信頼性が高く、電力やサーボ制御は必要ありません。最大常用圧力は 1600 kPa までで、比較的深い土壌層をシミュレートできます。
• 広いせん断速度範囲– 0.00001 ～ 6 mm/min は、低速せん断 (0.02 ～ 0.05 mm/min) から高速せん断 (0.8 ～ 1.2 mm/min) をカバーし、クリープ試験にも使用できます。
• 水平せん断力– 標準 5 kN (試験片の面積に応じて、最大せん断応力約 1.67 MPa に相当)。高強度土壌用のオプション 10 kN。
• 変位と体積の測定– ダイヤルゲージ (分解能 0.01 mm) で測定される標準変位。ビュレットまたはセンサー（0 ～ 200 ml、分解能 0.01 ml）で体積変化を測定し、排水/吸収された水の体積変化を記録します。
• 間隙気圧制御– シャーボックスまたは圧力セルの上部にある間隙空気ポートに接続された外部空気源および圧力計 (0 ～ 0.6 MPa、精度グレード 0.25) を介して適用されます。
• データ収集システム– センサー（荷重、変位、体積、圧力）を接続して自動データロギングが可能。マニュアルにはソフトウェアの機能が指定されていません - おそらく基本的な取得です。

応用

• 不飽和斜面の安定性解析– 異なる正味垂直応力および吸引力の下でのせん断強度パラメータ (c′、φ′、φᵇ) を決定します。
• 膨張性土壌と崩壊性土壌– 含水量の変化（吸引量の変化）が強度に及ぼす影響を研究します。
• 埋立地カバー– 不飽和土壌の力学的挙動の評価。
• 路床と基礎– 毛細管ゾーンより上の土壌の強度パラメーターを取得します。
• 教育と研究– 大学研究室における不飽和土壌力学。

利点

• 特殊な不飽和設計– 軸の移動のために最適化された圧力セルとせん断ボックスにより、正味垂直応力の独立した制御が保証されます。
• 便利なセラミックディスク交換– ホルダー設計により、異なるエアエントリー値のディスクを簡単に交換できます。信頼性の高い吸引制御のために真空飽和させることができます。
• レバーローディング– 複雑なサーボシステムは不要です。低コスト、簡単なメンテナンス、高い垂直応力（1600 kPa）を適用できます。
• 広いせん断速度範囲– さまざまな試験基準（低速せん断、高速せん断）に適合します。
• オプションの高せん断力– 高強度または粗粒土壌の場合は最大 10 kN。
• 高分解能体積測定– 0.01 mlの分解能、不飽和土壌の排水/吸収量の変化のモニタリングに適しています。
• データ収集システム– 手動による記録の労力を軽減し、データの信頼性を向上させます。

何を選択するか

テスト要件に基づいて装置またはその付属品を選択します。

• 不飽和テストの必要性– 飽和土壌の場合のみ、従来の直接剪断装置の方が安価です。吸引制御が必要な場合はこの機種が必要です。
• 通常のストレス要件– 最大 1600 kPa。より高い法線応力 (深い土壌など) が必要な場合は、他のモデル (3.2 MPa の DDS-4UF) を検討してください。
• せん断力の要件– 標準の 5 kN は、ほとんどの粘土に適しています。砂、粗い土壌、または高強度土壌の場合は、10 kN オプションをお勧めします。
• セラミックディスクエアエントリー値– 標準の 5 Bar (500 kPa) は、ほとんどの不飽和土壌 (吸引 ≤ 500 kPa) に適しています。より高い吸引力 (例: >1000 kPa) の場合は、より高入口のセラミック ディスク (例: 15 Bar) をメーカーに注文できます。
• 自動化レベル– この装置はレバーによる負荷と手動による重量変更を使用します。完全に自動ではありません。完全自動制御 (サーボローディング、プログラムされた多段ローディング) の場合は、DDS-4UF などのモデルを選択してください。
• データ取得– 付属のシステムは基本的なロギングのニーズを満たします。高度な後処理 (自動強度エンベロープ プロット、c/φ 計算など) については、ソフトウェアの機能を確認するか、アップグレードしてください。
• 予算– レバー式不飽和直接せん断装置は、全自動サーボ制御ユニットよりもコストが低く、エントリーレベルの不飽和試験装置として優れた価値を提供します。

処理の流れ

例：不飽和直接せん断試験（統合排水、正味垂直応力と吸引力を制御）

• セラミックディスクの準備
  • 5 Bar セラミックディスクを脱気水に浸し、真空をかけて飽和させます (気泡を除去します)。
  • セラミックディスクをシャーボックスベースのホルダーに取り付け、良好なシールを確保します。

• 標本の準備
  • そのままの不飽和土壌を切断するか、Ø61.8 mm × 20 mm のカッティングリングを使用して再成型試験片を準備します。
  • 初期含水量と密度を測定します。特定の吸引が必要な場合は、蒸気平衡を使用して事前に平衡化してください。

• 試験片の設置
  • 試験片をセラミックディスク上に置き、多孔質石とローディングプレートを取り付けます。
  • 上部シャーボックスを組み立て、シャーボックス全体を圧力セルに置きます。
  • 間隙空気圧力ライン (シャーボックスまたは圧力セルの上部) と排水/容積変化ライン (セラミックディスクの下のキャビティ) を接続します。

• 正味垂直応力を適用する
  • レバーと重りを使用して、必要な合計垂直応力 σ を適用します。
  • 同時に間隙空気圧 uₐ (例: 50 kPa) を加えます。正味垂直応力 σ_net = σ – uₐ。

• 吸引を加えて平衡にします
  • マトリックサクション s = uₐ – u_w。通常、u_w = 0 (排水ラインが大気に開放されている)、したがって s = uₐ です。
  • 排水バルブを開いて、安定するまで（吸引平衡）、体積変化（排水/吸収）を記録します。

• 統合
  • 一定の正味垂直応力と吸引力を維持します。圧密が安定するまで垂直変形を記録します。

• せん断パラメータを設定する
  • コントロール パネルで、せん断速度を設定します (たとえば、低速せん断の場合は 0.02 mm/min)。
  • せん断変位制限を設定します (例: 6 mm)。
  • データ収集システムを接続し、すべてのセンサーをゼロにします。

• 剪断開始
  • ステッピング モーターを始動してシャー ボックスを水平に動かします。
  • データ収集システムは、水平せん断力、水平変位、垂直変位、体積変化、および時間をリアルタイムで記録します。
  • せん断応力-変位曲線をプロットします。

• ストップコンディション
  • 事前設定されたせん断変位に達するか、せん断応力がピーク後に大幅に低下した場合、手動または自動で停止します (システムが自動停止をサポートしている場合)。

• 分解と清掃
  • 重りを降ろし、間隙空気圧を解放します。
  • 試験片を取り出し、シャーボックスとセラミックディスクを清掃します。
  • 異なる正味垂直応力または吸引力でテストする場合は、ステップ 1 ～ 9 を繰り返します。

• データ処理
  • 各試験片のピークせん断応力を計算します。
  • 一定の吸引力と変化する正味垂直応力の場合、モールクーロン強度エンベロープをプロットして、有効な応力強度パラメーター c' および φ' を取得します。
  • 正味垂直応力が一定で吸引力が変化する場合、φᵇ (吸引による強度増加の角度) を計算します。
  • テストレポートを生成します。

まとめ：BTU-DDS-1U は、軸移動技術を使用して吸引を制御するレバー型不飽和直接せん断装置です。便利なセラミックディスク交換、広いせん断速度範囲、および高い垂直応力容量 (最大 1600 kPa) が特徴です。不飽和土力学の研究やエンジニアリングパラメータの決定に適しており、エントリーレベルの不飽和直接せん断装置として優れたコストパフォーマンスを提供します。選択には、必要な吸引範囲 (セラミックディスクの空気流入値)、高せん断力の必要性、および予算を考慮する必要があります。必要に応じて、オプションの 10 kN せん断力またはより高度な自動化を追加できます。