摘要：由于近几年我院的水利工程勘察项目较多，我院土工试验室所承担的勘察土工试验任务与日俱增，而现有的土工剪切试验还是采用传统应变控制式直剪仪，需要人工加荷、读数、手工整理资料，费时费力、效率低，故对剪切试验产生了严重制约。采用一种更为先进的直剪仪来替代传统应变控制式直剪仪尤为重要，因此研究提高土工试验直剪仪的使用效率，对整个工程建设进度有着重要实际意义。
关键词：土工试验 ；直剪仪；使用效率
前言
室内土工试验是岩土工程勘察的重要组成部分，必须要通过室内土工试验获取地基土的承载力、岩土的力学指标，以便为后续的建筑物设计、建筑物沉降、地基处理方案提供依据。由于近几年国家加大对水利工程的投资，我院土工试验室所承担的土工试验任务与日俱增，而现有的土工剪切试验还是采用传统应变控制式直剪仪，需要人工加荷、读数、手工整理资料，费时费力、效率低，故对剪切试验产生了严重制约。采用一种更为先进的直剪仪来替代传统应变控制式直剪仪尤为重要，因此研究提高土工试验直剪仪的使用效率，对整个工程建设进度有着重要实际意义。
1 选题理由
土工试验室以前采用的是传统应变控制式直剪仪，需要人工加荷和读数，费时费力，后续资料整理比较麻烦，降低了土工试验室的劳动效率。为了克服传统应变控制式直剪仪以上缺点，安徽省水利水电勘测设计院土工试验室从2016年开始引进南京土壤仪器厂有限公司生产的全自动应变控制式直剪仪用于土工剪切试验，全自动应变控制式直剪仪融合机械，电子技术，自动控制技术于一体，可进行各种剪切试验，自动完成读数及数据采集功能，可以完全取代传统应变控制式直剪仪。试验过程全电脑控制，新型精密传感控制器，能够提供准确的剪切试验数据。可以用自带软件快速整理出剪切试验成果，从而大大提高了剪切试验的效率。
2 现状调查
近几十年来，我院承接了长江、淮河流域、淠史航灌区、引江济淮等大量的水利工程土工试验任务，以前剪切试验采用的是传统应变控制式直剪仪，传统应变控制式直剪仪效率低、费时费力；全自动应变控制式直剪仪效率高、省时省力，传统应变控制式剪切仪有它的优点，全自动应变控制式剪切仪也有它的缺点，下面进行分述：
2.1应变控制式直剪仪优缺点分析
2.1.1通过固定重量砝码向试样施加压力，压力输出较稳定，但也容易受外部因素干扰。
2.1.2价格低廉，对操作人员要求较低。
2.1.3结构简单，故障率低。
2.1.4人工读数存在一定人为误差。
2.1.5人工施加砝码时有一定的冲击力，对试样有一定扰动。
2.1.6所有操作均需人工完成，效率低下。
2.2 全自动应变控制式直剪仪优缺点分析
2.2.1通过精密传感器向电脑传输数据，准确可靠，且不易受外部环境干扰。
2.2.2试验过程在无人读数的情况下，便可自动完成读数，节约了人力，提高了工作效率。
2.2.3通过位移传感器来采集试验数据，减少了人为误差。
2.2.4在一些特殊试验上，如慢剪、排水反复直接剪切试验，相比较应变控制式剪切仪优势明显。
2.2.5购置成本相对较高，需连接电脑采集数据。
2.2.6因大量使用电子元器件，故障率相对较高。
从以上对应变控制式直剪仪和全自动应变控制式直剪仪的性能分析，全面了解了两种直仪优缺点，也为下面进一步的工作打开了思路。
3 分析影响直剪仪效率低下的原因
通过现状调查，从人员、土样、仪器、试验方法、环境五个方面对提高土工试验直剪仪使用效率进行了认真的分析和讨论。人员方面的原因：岗前培训不够，责任心不强，经验不足，规章制度不健全。设备方面的原因：维护不及时，操作不规范，直剪仪需要人工加荷、读数、费时费力。土样方面的原因：土样受扰动。方法方面的原因：剪切试验设定的试验方法不准确。环境方面的原因：任务量大、时间紧，室内清洁度不够、仪器表面有灰尘等。
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4 确定影响直接剪切仪器效率低下的主要原因并制定对策
4.1确定主要原因
小组通过分析、论证，分析的末端因素有：规章制度不健全、质量教育少、岗前培训不够；少数土样受扰动；直剪仪需人工加荷、读数、费时费力、效率低；安装土样不规范不能满足试验要求；百分表灵敏度不够（仅极少数百分表有问题；剪切试验土样比较多、时间紧、室内工作存在不可抗拒因素。最后确认影响直剪仪使用效率的主要因素是：应变控制式直剪仪需人工加荷、读数、费时费力、效率低。
4.2制定对策
针对确定的主要原因，制定对策如下： 采用南京土壤仪器厂生产的全自动ZJ型四联全自动应变控制式直剪仪8台进行剪切试验，以提高剪切试验效率。
5 实施对策
根据分析出的主要原因，小组制定了采用全自动应变控制式直剪仪代替传统应变控制式直剪仪的对策。对策实施如下：
5.1设备配备
ZJ型全自动应变控制式直剪仪用于测定在不同载荷条件下土的抗剪强度，整套系统由直剪仪，控制器，多路通讯转换器，数据采集系统组成。仪器可以进行直接剪切试验和排水反复直接剪切试验，测定内摩擦角ψ和凝聚力c。系统具有稳定可靠，噪音低，软件系统安装方便等特点
5.2安装调试
（1）数据采集装置由传感器、采样盒、计算机组成，其间用导线连接。一个采样盒可连接4个通道。采样盒一侧有两个插座，分别是信号的进口和出口。第一个采样盒的进口与计算机的串形口相连，第二个采样盒的进口与第一个采样盒的出口相连，依次类推。根据每个试验室所须通道数的不同，可将若干个采样盒用导线连接起来。电子天平的数字信号通过串形口直接输入计算机。
（2）系统软件的安装。在WINDOWS条件下，把安装盘插入计算机光驱或U盘，双击安装盘里的《instll.exe》程序，根据提示完成软件安装，并自动在桌面上生成快捷操作图标。点击图标，转入系统软件主页，打开工程管理视窗，将“使用单位”改成用户的正式名称，鼠标点击“应用”。这时显示屏出现一串ID代码，尽快将此用短信发回我公司，会立即获得贵单位专用的序列号。记住、并将这一串数值输入“使用单位”的框内，鼠标点击“应用”，完成软件的注册程序，成为合法的用户。每当软件重新安装、或因某种故障，出现输入序列号的提示时，再次输入。否则软件不能正常运行。
（3）通道测试与传感器标定。用符合精度要求的计量仪表，定期对通道、传感器标定是保证通道工作正常，传感器转换关系正确的重要工作程序。
（4）土工试验室通过使用全自动应变控制式直剪仪代替传统应变控制式直剪仪方案的实施，取得了较为满意的效果。
6 效果检查
在引江济淮工程土工试验中，采用全自动应变控制式直剪仪。通过测试，取得了非常满意的效果，达到了预期目标。
效果一：减少了试验人员的工作时间，大大的提高了工作效率，每天做剪切试验数量由每天40组提高到每天64组，大于目标值。
效果二：减少试验人员的劳动强度，使剪切试验效率提高60%。
效果三：提高了经济效益，由于原来传统应变控制式直剪仪费时费力，限制了每天做剪切试验的数量，而由于使用全自动应变控制式直剪仪，使每天做剪切试验的数量增加，且提高了工效，节省了大量时间及人力。
其它效益：小组成员通过攻关活动，QC知识、质量意识、团队精神等得到显著提高。
结语
经过在不同性质的几个工程项目的土工剪切试验的测试、剪切试验效率得到了明显的提高，土工室也取得了显著的经济效益。在接下来的土工剪切试验中，全自动应变控制式直剪仪得到了广泛的应用。
通过对应变控制式直剪仪的更新改造，不仅解决了生产中存在的实际问题，也开拓了我们的视野，找到了一条科学、规范的活动模式。今后，我们将继续对土工试验的其他试验实施改进，不断提高我院工程勘察效率。
参考文献
[1] SL237-1999，《土工试验规程》S.
[2]叶伯花，直接剪切试验方法及应用分析.土工基础J，2012，（6）.
论文作者:李健
论文发表刊物:《基层建设》2017年第30期
论文发表时间:2018/1/7
标签：应变论文; 土工论文; 效率论文; 读数论文; 全自动论文; 传统论文; 费时论文; 《基层建设》2017年第30期论文;