黏土模型预压固结装置

黏土模型预压制模系统用于模拟并加速软土模型的固结过程。

典型意义

在离心机试验中，软土模型预压制模系统是保障模型可靠性与试验准确性的核心环节。该系统的核心功能为通过标准化制备流程，破解软土因低强度、高压缩性产生的模型成型难题，从而为后续离心模拟提供均匀可控、贴合实际工况的软土模型。

保障模型密度与含水率均匀性：软土的物理力学性质对密度和含水率极为敏感，即便微小的参数差异，也可能造成试验结果出现显著偏差。

模拟软土天然初始应力状态：天然软土在长期自重及上覆荷载作用下会形成特定初始应力场，预压制模系统需精准还原这一原生应力状态。

降低模型制备过程中的土体扰动：软土结构本身较为脆弱，传统人工制模方式（如分层填筑）易引发土体颗粒扰动、孔隙比突变等问题，进而影响模型可靠性。

适配离心机高速旋转的力学环境：离心机运行时，模型将承受数十至数百倍重力加速度（g 值）的离心力，预压制模需确保模型在此极端力学环境下具备足够的结构稳定性。

技术参数

采用四柱式结构，立柱直径 50mm，底板配置导轨滑台，便于将离心机模型箱推入压缩空间。

驱动作动器数量不低于 1 台，额定出力不小于 100kN；驱动作动器系统加载输出端配备导向装置，依托 4 根立柱并采用聚合物轴承实现导向，可有效降低加载板运动过程中的位移不均匀度，工作状态下加载板两端位移差＜3mm（或垂直度精度＜1deg）。

伺服控制反馈力传感器安装于导向板下方，导向产生的摩擦力不会对后续应力测量与控制。

加载方式：采用高精度伺服电机驱动滚珠丝杆的驱动形式。

轴向作动器行程：1.0 米。

最大固结应力：600kPa。

最小施加应力：1~5kPa。

压板面积：最小 0.4m×0.25m，最大 0.6m×0.3m，可根据实际振动模型箱尺寸灵活调整。

控制方式：采用应力为主、位移为辅的复合控制模式。

控制精度：0.2% F.S（即＜1.2kPa）。

应力控制点设 1 个，应力采集点数不少于 4 个，应力均匀度达 1% F.S。

可实现程序控制的逐级加载功能，最大加载级数可达 15 级。

具备应力与位移量测功能，可实时生成应力 - 位移变化曲线。

配套控制软件支持中英文界面切换。