微机控制岩石直剪仪：直剪试验数据如何自动采集？

点击次数：3 更新时间：2026-06-26 返回

　　一、岩石直剪试验与自动采集系统组成

　　岩石直剪试验用于测定岩石结构面、岩体节理面的抗剪强度、粘聚力、内摩擦角等岩土力学参数，是边坡稳定性分析、隧道围岩设计、地基岩体评价的基础试验项目。微机控制岩石直剪仪依托硬件传感模块+测控软件协同运行，摆脱人工读数、人工记录的传统模式，实现荷载、位移、变形、时间四类试验数据的自动采集、实时运算与曲线绘制。整套自动采集系统分为硬件采集单元、信号传输单元、微机数据处理单元三大部分。

　　二、核心硬件采集模块及工作原理

　　（一）竖向压力传感器

　　安装于设备竖向加载油缸端部，采用电阻应变式传感结构。试验过程中竖向油缸对岩石试样施加法向压力，传感器内部应变片随受力产生微量形变，形变同步转化为模拟电压信号，信号大小与竖向荷载呈线性对应关系，用于实时采集试样受到的法向正应力数据。

　　（二）水平剪切力传感器

　　布置在水平剪切加载端，监测试样剪切过程中受到的横向剪切荷载。当水平油缸推动试样发生剪切错动时，传感器捕捉实时剪切力变化，同步输出连续电信号，记录剪切全过程的力值变化规律。

　　（三）位移与变形传感器

　　设备配备两组高精度位移传感器，分别采集竖向压缩位移和水平剪切位移。竖向位移传感器监测试样在法向压力下的压缩形变，水平位移传感器记录试样剪切面的错动位移；传感器将机械位移量线性转化为电信号，同步反馈至控制系统。

　　（四）数据采集变送器

　　各类传感器输出的原始模拟电信号存在信号微弱、易受干扰的特点，变送器负责将模拟信号统一转化为标准数字信号，完成信号放大、滤波、降噪处理，剔除环境电磁干扰带来的无效杂波信号，保证传输至电脑端的数据信号平稳准确。

　　三、直剪试验数据完整自动采集流程

　　第一步：设备联机与通道校准

　　完成设备硬件与微机通讯接口连接，启动测控软件后，系统自动识别力值、位移四个采集通道。试验开始前开展通道清零操作，消除设备夹具自重、传感器初始形变带来的初始数值偏差，完成传感器标定核对，匹配标准力值与位移参数，保障采集基准统一。

　　第二步：法向加载阶段数据采集

　　按照试验方案设定目标法向压力，设备竖向油缸缓慢加压，系统按照预设采样频率（常规10-50Hz）不间断采集竖向荷载、竖向压缩位移数据。软件实时记录压力随时间、位移的变化曲线，待竖向压力稳定至设定值并保持恒定后，系统自动判定法向加载阶段完成，进入剪切试验待机状态。

　　第三步：水平剪切阶段动态数据采集

　　启动水平剪切加载程序，设备以恒定位移速率推动试样，剪切面开始发生缓慢错动。此时系统同步并行采集三组数据：实时水平剪切力、水平剪切位移、实时竖向压力变化。针对岩石剪切过程中出现的应力波动、峰值剪切应力、残余剪切应力，系统均可逐点记录，不会遗漏瞬时力学变化数据。

　　第四步：数据自动运算与报表生成

　　试验结束后，软件依托内置岩土力学计算公式，自动代入采集的原始数据，计算试样剪切峰值强度、残余强度、剪切刚度等参数，同时自动绘制剪应力-剪切位移曲线、法向应力-竖向位移曲线。操作人员无需手动计算原始数据，可直接导出原始采集数据表与试验曲线图。

　　四、自动采集系统常见影响因素与优化方式

　　1.采样频率匹配：硬质岩石剪切破坏速度快，可适当调高采样频率；软岩剪切过程平缓，选用常规采样频率即可，适配不同岩样的破坏特征。

　　2.信号干扰规避：设备通讯线路远离液压电机等动力线路，避免动力电流干扰传感信号，减少数据跳点。

　　3.定期标定维护：每半年对力传感器和位移传感器进行计量标定，补偿传感器长期使用产生的微小零点漂移，维持采集数据的一致性。

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