Εργαστηριακός Εξοπλισμός
Tο Εργαστήριο Εδαφομηχανικής, διαθέτει υπερσύγχρονες συσκευές που χρησιμοποιούνται για τη μελέτη της μηχανικής συμπεριφοράς εδαφών και μαλακών βράχων. Εξειδικευμένοι μετρητές και μηχανισμοί ελέγχου των πιέσεων αναπτύσσονται ή τροποποιούνται στο εργαστήριο όπου σχεδιάζονται και τα αντίστοιχα συστήματα καταγραφής και ελέγχου ώστε να διασφαλίζονται η ποιότητα και οι ειδικές απαιτήσεις για υψηλής στάθμης έρευνα. Τα αποτελέσματα των ανωτέρω μακροσκοπικών μετρήσεων συνδυάζονται με την εξέλιξη της εσωτερικής μικρο-δομής μέσω υπολογιστικής μικρο-τομογραφίας ακτίνων Χ. Οι συσκευές χρησιμοποιούνται για βασική και εφαρμοσμένη έρευνα και περιλαμβάνουν:
ΠΡΟΤΥΠΕΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ ΕΔΑΦΙΚΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ
- Συσκευή Στρέψης Κοίλου Κυλινδρικού Δοκιμίου (Hollow Cylinder Apparatus)
Η συσκευή επιβάλλει στρέψη σε δοκίμια σχήματος κοίλου κυλίνδρου. Σε συνδυασμό με την αλλαγή της πίεσης στο εσωτερικό και εξωτερικό του δοκιμίου είναι δυνατός ο ανεξάρτητος έλεγχος των τριών κυρίων τάσεων σ1, σ2 και σ3 και η περιστροφή των αξόνων τους. Μεταβάλλοντας τη γωνία α της κύριας τάσης σ1 με την κατακόρυφο προσδιορίζεται η ανισότροπη συμπεριφορά των εδαφικών δοκιμίων.Η συσκευή, που είναι μοναδική στην Ελλάδα, κατασκευάστηκε στην Ιαπωνία από την SEIKEN, INC. σύμφωνα με τις προδιαγραφές του Εργαστηρίου για να είναι κατάλληλη για στατική και δυναμική φόρτιση ενώ τα εξαρτήματα για τον έλεγχο των πιέσεων και τις καταγραφές των μετρητών καθώς και τα αντίστοιχα λογισμικά αναπτύχθηκαν αποκλειστικά στο Εργαστήριο Εδαφομηχανικής.
Η γωνία στρέψης μετράται επί του δοκιμίου με ακρίβεια 0.001% ενώ οι τάσεις μετρώνται με ακρίβεια 0.5 kPa. Μικρές αξονικές και ακτινικές παραμορφώσεις (~0.001%) μετρώνται επί του δοκιμίου. Η συσκευή είναι πλήρως αυτοματοποιημένη και έχει τη δυνατότητα να επιβάλλει ισότροπη ή ανισότροπη στερεοποίηση ή και οποιαδήποτε μορφή προ-φόρτισης στα δοκίμια πριν την εφαρμογή στρεπτικής διάτμησης και της στροφής των κυρίων αξόνων υπό συνθήκες στατικής ή δυναμικής φόρτισης. Όσον αφορά στη δυναμική φόρτιση, οι πρακτικά εφικτές συχνότητες λειτουργίας μέσω ηλεκτροπνευματικών μονάδων ελέγχου είναι 0.01-1 Hz.
- Τριαξονικές Συσκευές Διαδρομών Τάσεων
Οι ανωτέρω τριαξονικές συσκευές, ελεγχόμενων διαδρομών τάσεων, είναι εφοδιασμένες με ειδικά όργανα, όπως μετρητές παραμόρφωσης (inclinometers, LVDTs) για μετρήσεις των αξονικών παραμορφώσεων επί του δοκιμίου, ανιχνευτής πλευρικών παραμορφώσεων δοκιμίου (συνθήκες Κ0), ανιχνευτής πίεσης (probe) για τη μέτρηση της πίεσης πόρων στο μέσο του δοκιμίου, πιεζοηλεκτρικά στοιχεία (bender elements) για μέτρηση του Gmax. Η ακρίβεια στις μετρήσεις των παραμορφώσεων είναι 0.0005% ενώ στον έλεγχο των τάσεων και του φορτίου ± 0.1 kPa and ± 0.05 N αντίστοιχα. H διάμετρος των δοκιμίων είναι έως 10cm. Με τη συσκευή αυτή είναι δυνατός ο αυτοματοποιημένος έλεγχος διαφόρων διαδρομών τάσεων υπό στατική και ανακυκλική φόρτιση. Μία συσκευή χρησιμοποιείται για τη φόρτιση μη κορεσμένων εδαφικών δοκιμίων με έλεγχο της μύζησης (ua-uw) με τη μέθοδο μετατόπισης αξόνων.
- Τριαξονική Συσκευή Μέσων Πιέσεων
Οι δοκιμές σε στιφρές αργίλους και πυκνές άμμους απαιτούν πιέσεις μεγαλύτερου εύρους από εκείνο των συσκευών ελεγχόμενων διαδρομών τάσεων (2000 kPa). H διάμετρος των δοκιμίων είναι 50 ή 100mm και οι μετρήσεις των αξονικών και πλευρικών παραμορφώσεων και πίεσης πόρων γίνονται επί του δοκιμίου. Ο πλήρης αυτοματισμός της συσκευής επιτρέπει την μέτρηση του Κ0, και την επιβολή διαφόρων διαδρομών τάσεων υπό στατική και ανακυκλική φόρτιση. Η ακρίβεια στις μετρήσεις των παραμορφώσεων είναι 0.005% ενώ στον έλεγχο των τάσεων και του φορτίου ± 0.1 kPa and ± 0.5 N αντίστοιχα. Η συσκευή επιτρέπει την παρασκευή δοκιμίων με ειδικές τεχνικές όπως δοκίμια άμμου με κολλοειδή πυριτία (διαμ. κόκκων πυριτίας<7μ) ή με χρήση εφαρμογών microfluidics.
- Τριαξονική Συσκευή Υψηλών Πιέσεων
Η συσκευή αυτή είναι κατάλληλη για τη μελέτη της μηχανικής συμπεριφοράς εδαφών/μαλακών βράχων σε υψηλές πιέσεις με χρήση δοκιμίων διαμέτρου 50, 75 και 100mm. Η μέγιστη πίεση κυψέλης είναι 10 MPa και το αξονικό φορτίο 50 kN. Η ακρίβεια στη μέτρηση πιέσεων είναι 0.1 kPa για πίεση κυψέλης έως 4 MPa και 0.5 kPa για μεγαλύτερες πιέσεις. Όπως και οι προηγούμενες συσκευές ελεγχομένων διαδρομών τάσεων είναι εφοδιασμένη με μετρητές αξονικών και πλευρικών παραμορφώσεων επί του δοκιμίου, με μετρητή πίεσης πόρων στο μέσο του δοκιμίου και πιεζοηλεκτρικά στοιχεία διασφαλίζοντας διακριτότητα στις μετρήσεις παραμορφώσεων 0.0005%. Με τη συσκευή γίνεται αυτοματοποιημένος έλεγχος διαφόρων διαδρομών τάσεων συμπεριλαμβανομένης και της ανισότροπης στερεοποίησης (Κ0) πριν την επιβολή διάτμησης υπό στατική ή ανακυκλική φόρτιση.
- Δυναμική Τριαξονική Συσκευή
Η συσκευή που ανήκει στο Εργαστήριο Θεμελιώσεων, έχει αναβαθμιστεί με νέο μηχανισμό ελέγχου της πίεσης του νερού των πόρων και μετρητές αξονικής και πλευρικής παραμόρφωσης που τοποθετούνται στο εσωτερικό επί του δοκιμίου. Δυναμική φόρτιση επιβάλλεται με συχνότητες από 0.1 Hz έως 1 Hz με έλεγχο είτε του φορτίου είτε της επιβαλλόμενης παραμόρφωσης.
- Συμπιεσόμετρα: Υψηλών Πιέσεων & Φόρτισης Μη Κορεσμένων Εδαφικών Δοκιμίων
Ορθές τάσεις έως 12.5 MPa επιβάλλονται για την μελέτη των χαρακτηριστικών συμπιεστότητας αργίλων και ιλύων στο πλαίσιο του προσδιορισμού της μηχανικής συμπεριφοράς φυσικών και αναζυμωμένων αργίλων και ιλύων σε συμπιεσόμετρα υψηλών πιέσεων. Υδραυλικά συμπιεσόμετρα χρησιμοποιούνται για τη φόρτιση μη κορεσμένων εδαφικών δοκιμίων με έλεγχο της μύζησης.
- Εφαρμογές πιεζοηλεκτρικών στοιχείων
Πιεζοηλεκτρικά στοιχεία έχουν προσαρμοστεί σε διάφορες συσκευες (τριαξονική, συμπιεσόμετρο) και μικρής κλίμακας πειραματικές διατάξεις (όπως συσκευή προσομοίωσης τεκτονικής διάρρηξης, πολυστρωματικό εύκαμπτο κιβώτιο, κιβώτιο άμμου)
- Tριαξονική συσκευή για μη κορεσμένα εδάφη
Τριαξονική συσκευή αυτοματοποιημένη, κατάλληλη για δοκιμές σε μη κορεσμένα εδαφικά υλικά που βασίζεται στη μέθοδο μεταφοράς των αξόνων για την επιβολή ελεγχόμενης μύζησης. Είναι εφοδιασμένη με τοπικούς μετρητές αξονικής και πλευρικής παραμόρφωσης με ακρίβεια ± 1.5 μm, μετρητή διαφοράς πίεσεων εύρους ± 1.5kPa για ογκομετρηκές παραμορφώσεις και έχει ακρίβεια στον έλεγχο των τάσεων και του φορτίου ± 0.1 kPa και ± 0.05N αντίστοιχα.
ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΜΙΚΡΟ-ΤΟΜΟΓΡΑΦΙΑ ΑΚΤΙΝΩΝ Χ (X-CT)
- Αξονικός Τομογράφος ακτίνων Χ
O Αξονικός Τομογράφος (ΑΤ) επιτρέπει τη διεξαγωγή πειραμάτων που παρέχουν:
- 3D χαρτογράφηση μικροδομής: Υψηλής ανάλυσης απεικόνιση του εσωτερικού δικτύου πόρων, της υφής των κόκκων και των υφιστάμενων ελαττωμάτων.
- Ποσοτικά δεδομένα: Πέρα από τις εικόνες, εξάγονται ποσοτικές μετρήσεις σχετικά με την πυκνότητα των ρωγμών, την εξέλιξη του πορώδους, το άνοιγμα των ρωγμών και τις αλλαγές φάσης του υλικού.
Η μοναδικότητα του συγκεκριμένου αξονικού τομογράφου έγκειται στην δυνατότητα που προσφέρει για:
- Ανάλυση 4D (Real Time): Σάρωση δειγμάτων κατά τη διάρκεια εξωτερικών δράσεων, δηλαδή 3D απεικόνιση της εξέλιξης της δομής λόγω εξωγενών παραγόντων π.χ. φόρτιση λόγω μεταβολής του τασικού πεδίου, ροής νερού/ρύπων, θερμότητας, αερίων κ.λπ. σε πραγματικό χρόνο.
Αυτό επιτυγχάνεται αφενός λόγω του μεγάλου μεγέθους της καμπίνας και αφετέρου λόγω της δυνατότητας εγκατάστασης πειραματικών διατάξεων και υποδοχής αυτόματων μηχανισμών ελέγχου των ανωτέρω παραγόντων, στο εσωτερικό του ΑΤ.
Ανάλογοι ΑΤ υπάρχουν σε διακεκριμένα ερευνητικά κέντρα του εξωτερικού για την αντιμετώπιση κρίσιμων, ανεπίλυτων προκλήσεων στην κατανόηση της συμπεριφοράς των γεωυλικών, των δομικών υλικών και του γεω-περιβάλλοντος.
Τα χαρακτηριστικά αυτά είναι απαραίτητα και για βιομηχανικές εφαρμογές όπως η επιθεώρηση της εσωτερικής δομής σχετικά μεγάλων δοκιμίων ή εξαρτημάτων έναντι ατελειών.
X-ray tubes Ισχύς max kVmax Kαμπίνα (max) Διατάσεις συσκευής
Διακριτότητα: 2μ/4μ 200W 230 D=640mm, H=840mm L=2.86m, D=1.86m, H=2.40m
Bάρος δοκιμίου έως 100kg
|
|
||||||||||||||