輝固試驗(yàn)室近年來大量引進(jìn)了GDS共振柱RCA、動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng)DYNTTS、動(dòng)單剪試驗(yàn)系統(tǒng)EMDCSS、自動(dòng)三軸儀GDSTAS等土工試驗(yàn)系統(tǒng)。下圖為輝固新加坡試驗(yàn)室的共振柱RCA試驗(yàn)系統(tǒng)。

Fugro Singapore RCA

什么是共振柱試驗(yàn)？

共振柱試驗(yàn)是根據(jù)共振柱原理在一個(gè)圓柱形試樣上進(jìn)行振動(dòng)，并借以測求試樣的動(dòng)彈性模量及阻尼比等參數(shù)。它是一種無損試驗(yàn)技術(shù)，土樣在相對(duì)不破壞的情況下，接受來自一端的激振。因此，它的優(yōu)越性特別表現(xiàn)在小應(yīng)變的條件下進(jìn)行試驗(yàn)以及具有可逆性和重復(fù)性等。而動(dòng)三軸試驗(yàn)在低應(yīng)變（小于10-4）下很難得出準(zhǔn)確的結(jié)果。共振柱試驗(yàn)是利用特制的裝置對(duì)一個(gè)圓柱形土樣進(jìn)行激振，使之產(chǎn)生水平扭剪或垂直振動(dòng)，并達(dá)到第一振型的共振。在此條件下，測求其共振頻率及振幅值，并根據(jù)彈性理論關(guān)系進(jìn)一步計(jì)算剪切波速、剪切剛度（模量）及相應(yīng)的剪應(yīng)變幅值等。試樣的阻尼特性也可根據(jù)在此試樣中的自由振動(dòng)衰減曲線或強(qiáng)迫振動(dòng)共振曲線求算出來。

GDS RCA共振柱

GDS共振柱（GDSRCA）是一個(gè)真正固定自由的共振柱，其被束縛的固體或土樣的一端受到激勵(lì)，另一端被固定。GDS生產(chǎn)的共振柱可以完成2種尺寸的試樣，分別是直徑為50mm和70mm，也可以根據(jù)用戶需要定做?？梢酝瓿傻脑囼?yàn)包括扭轉(zhuǎn)、彎曲、阻尼比試驗(yàn)和＜2Hz的扭轉(zhuǎn)剪切試驗(yàn)等，GDS共振柱采用專門的一套軟件GDSRCA軟件來進(jìn)行控制和操作。

GDS RCA共振柱壓力室

RCA共振柱顯著特點(diǎn)：避免產(chǎn)生反電動(dòng)勢

GDS共振柱有一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)就是避免反電動(dòng)勢的產(chǎn)生。當(dāng)執(zhí)行阻尼比試驗(yàn)時(shí)，該設(shè)備設(shè)計(jì)成盡量減少設(shè)備的阻尼。自由振動(dòng)衰減期間（在共振時(shí)電源通常關(guān)閉后），磁鐵在線圈中的運(yùn)動(dòng)通常會(huì)產(chǎn)生“反”電動(dòng)勢，這樣會(huì)產(chǎn)生較大的設(shè)備阻尼誤差。在GDS共振柱中，在自由振動(dòng)衰減時(shí)，軟件可以控制硬件通過線圈產(chǎn)生一個(gè)“斷路”，這樣可以避免“反”電動(dòng)勢的產(chǎn)生。

GDS RCA共振柱完整配置

Geolabs在最近的一篇文章中也介紹了GDS的共振柱儀器，解釋了該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)以及他們?nèi)绾卧谏虡I(yè)實(shí)驗(yàn)室中使用它：

共振柱試驗(yàn)提供了一系列極小應(yīng)變下的剪切模量獲得方式，可與高級(jí)三軸試驗(yàn)中的局部應(yīng)變傳感器數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，從而提供材料剛度特性的概貌。包括的振動(dòng)可以是扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，也可以是彎曲振動(dòng)。

GDS公司生產(chǎn)的共振柱使用強(qiáng)大的稀土釹磁鐵，結(jié)合先進(jìn)的電磁線圈和加速計(jì)，可以精確控制應(yīng)變，并在一定應(yīng)變范圍內(nèi)測量土壤和軟巖樣品的共振頻率。

共振柱測試是Geolabs有限公司提供的一系列先進(jìn)土壤測試功能的一部分，加上Geolabs廣泛的常規(guī)土壤和巖石測試，使Geolabs能為客戶提供所有巖土工程測試需求的一站式解決方案。

Geolabs RCA, ?? ?翻譯：陳棟

RCA共振柱特點(diǎn)及優(yōu)勢

RCA共振柱升級(jí)

提升架（便于拆卸壓力室），垂直彎曲元(S和P波)，使用非接觸proximetor傳感器進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剪切，從1MPa(標(biāo)準(zhǔn))升級(jí)到2MPa或3 MPa壓力室，非飽和測試(方法A)，溫度控制(-20 ~+ 60℃)。

?

提升架，便于拆卸壓力室。

RES high pressure with frame

壓力室由1MPa RCA標(biāo)準(zhǔn)壓力室升級(jí)到2MPa或者3MPa。3MPa是用不銹鋼的壓力室取代了內(nèi)外透明的壓力室。

升級(jí)環(huán)境溫度控制壓力室，配備加熱和制冷溫度控制系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)范圍-20°C到+60°C。溫控系統(tǒng)包括：環(huán)境腔，減小大氣溫度變化造成對(duì)試驗(yàn)的影響，內(nèi)壓力室安裝有冷卻系統(tǒng)和加熱線圈。

扭轉(zhuǎn)升級(jí)

可以通過添加高精度Proximitor傳感器系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)扭轉(zhuǎn)剪切試驗(yàn)。扭轉(zhuǎn)剪切試驗(yàn)?zāi)軌蛴涗浽嚰谛?yīng)變范圍內(nèi)的全循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)，加載頻率為2Hz及以下。在扭剪試驗(yàn)過程中還獲得了軸向應(yīng)變和孔隙壓力響應(yīng)。

彎曲元升級(jí)

任何RCA系統(tǒng)都可以通過增加下面的部件升級(jí)完成彎曲元試驗(yàn)：

?? ?包括彎曲元插入物的彎曲元底座

?? ?包括彎曲元插入物的彎曲元試樣帽

?? ?信號(hào)調(diào)節(jié)和高速采集單元 (2M/秒), 其中包括放大信號(hào)和采集信號(hào) (P波和S波) ，用戶可以控制增益 (通過軟件)

RCA共振柱視頻演示

GDS共振柱RCA系統(tǒng)介紹

GDS共振柱RCA系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)激發(fā)機(jī)理