一、仪器基本信息

•设备名称：冻土动态三轴试验系统

•型号规格：ELDyn 标准型

•生产厂家：英国 GDS Instruments 公司

•购置时间：2019年

•设备价值：75.9万元人民币

•设备编号：25377

•所在位置：道路工程实验室

二、仪器功能与科研应用特色

ELDyn 标准型冻土动态三轴试验系统是由国际领先的岩土试验设备制造商——英国 GDS Instruments 研发的高性能、高精度自动化试验系统，专为复杂应力路径下冻土及低温土体的静动态力学特性研究而设计。系统集成低温环境控制、动态加载、孔压测量与数据自动采集功能，具备强大的多功能性和环境模拟能力，是开展寒区岩土工程、冻土力学、道路与铁路路基稳定性研究的核心科研装备。

该系统采用电液伺服控制技术，结合高精度传感器与智能化软件平台（GDSLAB），可实现复杂加载路径下的轴向、围压与反压协同控制，真实模拟冻融循环、交通动荷载、地震扰动等实际工况。

（1）主要技术参数与功能特点

•轴向载荷范围：±10 kN，动态频率可达 10 Hz，满足常规及高频动载试验需求；

•围压控制范围：0–2 MPa，支持恒定或循环围压加载；

•试样尺寸：标准 φ39.1 mm × 80 mm，适配冻土原状样与重塑样；

•温度控制范围：-20℃ 至 +60℃，配备低温制冷系统，可精确控制试样温度，模拟冻融环境；

•动态加载模式：支持正弦波、方波、三角波及自定义波形加载，实现循环荷载、冲击荷载模拟；

•数据采集系统：实时同步记录轴向力、位移、围压、孔隙水压、温度等多通道数据；

•软件控制平台：通过 GDSLAB 软件实现试验流程编程、实时监控、数据存储与后处理分析；

•多功能兼容性：可开展不排水剪切、固结、蠕变、动强度、阻尼比、动模量等系列试验。

（2）在寒区工程与岩土科研中的典型应用

•冻土在循环荷载下的累积塑性变形与液化特性研究；

•季节性冻土区路基、机场道面在交通动载下的长期服役性能评估；

•冻融循环对土体结构强度与渗透性的影响机制分析；

•寒区隧道、边坡在温度-应力耦合作用下的稳定性评价；

•新型保温材料、改良土体在冻害防治中的应用效果验证。

三、科研与教学支撑成效

自2019年投入使用以来，ELDyn 冻土动态三轴系统已成为本实验室寒区工程研究方向的核心支撑平台，广泛服务于国家重大工程与基础科学研究：

•年均使用时长：约1500小时，设备使用率高，运行稳定可靠；

•年均服务人数：约15名硕士、博士研究生，围绕冻土力学、寒区路基稳定性、冻害机理与防控技术等方向开展创新性研究；

•科研成果显著：依托该仪器每年发表核心期刊及SCI论文15篇左右，研究成果发表于《Cold Regions Science and Technology》《Soils and Foundations》《岩土工程学报》《冰川冻土》等国内外权威期刊；

•项目支撑有力：已支撑国家自然科学基金项目、国家重点研发计划“冻土工程安全”专题、青藏高原重大工程科研项目等多项课题，为高海拔、高寒地区基础设施建设提供关键技术数据；

•人才培养高效：纳入《高等土力学》、《岩土工程》等研究生课程实践教学环节，培养学生掌握先进试验技术与数据分析能力，提升科研素养与工程实践能力。

四、设备管理与开放共享机制

本设备实行“专管共用、预约登记、培训上岗”的管理模式，由专职技术人员负责日常维护、校准与操作指导，确保设备安全、数据准确、服务高效。

•预约使用：通过学校大型仪器共享平台在线预约，合理分配机时，保障科研需求；

•操作培训：新用户须完成系统操作培训并通过考核后方可独立使用；

•数据管理：试验原始数据统一归档，支持溯源与科研复现；

•维护保养：定期进行系统标定、液压系统检查、低温系统维护，确保试验精度；

•开放共享：面向校内外科研单位开放测试服务，已与多家科研院所、设计院建立合作机制，推动冻土试验技术交流与协同创新。

五、安全与操作注意事项

•操作前必须接受专业培训，严禁无证操作；

•低温试验前检查制冷系统运行状态，防止冷媒泄漏；

•安装试样时确保密封良好，防止加压过程中渗漏；

•动态加载过程中禁止靠近或触碰压力室及连接管路；

•发现异常振动、压力突变或系统报警，应立即停止试验并上报；

•紧急情况下，立即按下控制柜上的 紧急停止按钮，切断电源。