GDS界面剪切仪在海洋或潮汐流能源发电机地基研究中的应用

USERS:MRANDREAS ZIOGOS,DRMICHAELBROWN,GEOTECHNICALENGINEERINGRESEARCHGROUP, CIVILENGINEERING,UNIVERSITYOFDUNDEE

提出问题

Michael Brown博士和博士研究员Andreas Ziogos先生，致力于加强和扩展海洋或潮汐流能源发电机的地基的研究（Small等2014＆Ziogos等2014）。2014年）。潮流会对水下的能源发电机产生极大的水平力造成水平滑移能力远超极限承受力。高潮汐资源区的海底可能是岩化的并且不含沉淀物，因此对于未砌合的岩石钢（或岩石混凝土）接口的摩擦特性的了解很重要，对于进行有效的基础设计至关重要。因为摩擦力是地基的水平稳固力。基础材料的元件接口测试是必要的，并应用于广泛范围的材料和正常压力水平，以允许进行界面剪切表现的深入研究。常规的直剪经常用于界面试验，但是由于设备的设计，不适合用于进行两个刚性试样互对着的试验。挂码式系统对于安全范围内施加正应力的大小也有限制，一般限制到315kPa。

解决问题

为了处理上述问题，我们从GDS定制并采购了这台界面剪切仪。设备基于标准的GDSIST但是内置扭转合正应力加载适合特定工程需求。实验中设备对界面施加正应力和持续的扭转力，可以进行力和位移控制的试验。荷载架装配5kN-200Nm的联合扭矩荷载的压力室在顶部，一个步进电机在底部施加扭转力。该设备用简单的顶部和底部连接指定，使得样品放置安排可以由邓迪大学被制造成适合安装在钻机（样品尺寸65×90毫米）的底部的基础的模拟材料和适合直径54mm的岩样安装在扭转头上。GDSIST允许施加无限的剪切变形（大位移和残余变形）也可以施加循环荷载（在离岸应用或打桩过程中循环降低的研究）。

试验结果

界面剪切测试仪（GDSIST）目前正在以研究作为更广泛的研究项目的一部分，岩石钢和岩石混凝土界面剪切行为，目的是开节约成本的基于重力基础的海洋能源发电机的设计。

一个扩展程序用于产生不同基础或海底连接处的摩擦系数的数据库，使得基于更贴近现实的设计基于实验室数据，而不是使用从文献中找出的更加保守的摩擦系数。目前进行简单的倾斜试验（简单的摩擦角确定试验）和以前在特别改装的直剪盒上进行简单剪切试验显示了很好的相关性。

 结论和感谢

跟GDS在确定细节和设备供货时打交道是非常愉快的经历，GDS公司很乐于就我们的应用要求定制。这个过程中他们总会再三确认，使得责任人能够完全了解他们设计的产品的能力和设备的功能。这样就很容易评估设备能力，了解怎样对标配设备进行修改可以很容易的达成。该设备操作简单，对于GDSLAB软件的人员操作更易上手。试验中我们发现设备比我们其中期望的功能更多，还能够适用于进行原始设备需求之外的工作。因此GDS将会成为我 们未来首选试验设备厂商

 这台GDSIST供给邓迪大学作为新的海洋可再生能源测试中心实验室扩大升级的的一部分。这个项目还包括另外的设备：一个大型自动直剪系统，力作动器，多维循环动单剪系统、AOS固结系统和反压剪切盒试验系统。

邓迪大学 岩土工程研究实验室

岩土工程研究实验室在邓迪大学建立于1997年，自那时以来，发展迅速。除了它的本科生和研究生的教学和研究活动，该机构广泛服务于大量岩土工程单位。实验室配备了先进的设施，用于岩土建模和特性研究，包括7米直径土工离心机和苏格兰海洋可再生能源试验中心（SMART）。

该单位拥有一个大1g土壤测试床和物理建模设施。这些都被用来研究海洋基础（深，浅），管道，陆地上植被固化的斜坡，地震断层和液化。这些设施在UOD工业方面的应用由苏格兰企业能源试验室（SEL设施45）认可。基于设施的质量和影响力，REF2014认定UOD的土木工程研究苏格兰第一，英国第三。