為積極響應(yīng)國(guó)務(wù)院發(fā)布的“十四五”海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃，自2021年以來(lái)，武漢理工大學(xué)三亞研究院根據(jù)科研隊(duì)伍狀況及人才培養(yǎng)需求，有序引進(jìn)了一系列高端海洋巖土工程測(cè)試設(shè)備，并投入實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。目前，由歐美大地公司提供的一系列設(shè)備已相繼到位并投入使用。
此前，歐美大地已經(jīng)為中國(guó)海洋大學(xué)和浙江大學(xué)位于三亞崖州灣的巖土實(shí)驗(yàn)室提供了一批高質(zhì)量的巖石及土工試驗(yàn)設(shè)備，目前這些設(shè)備運(yùn)行狀況良好。
隨著國(guó)家海洋戰(zhàn)略的深入實(shí)施，海上風(fēng)電、海上鉆井平臺(tái)、可燃冰開(kāi)采以及島礁建設(shè)等重大海洋資源利用和建設(shè)工程相繼展開(kāi)。這些項(xiàng)目不僅投資巨大、工期長(zhǎng)，而且對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)際聲望具有重要影響。然而，海上建筑物和構(gòu)筑物的工作環(huán)境遠(yuǎn)比陸上復(fù)雜，海底地震、風(fēng)浪侵蝕以及巖土體基礎(chǔ)長(zhǎng)期受到高頻動(dòng)荷載作用，使得海上工程的安全性和穩(wěn)定性面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
武漢理工大學(xué)三亞研究院的成立及其設(shè)備引進(jìn)，正是為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。研究院引進(jìn)的三維動(dòng)單剪系統(tǒng)MDDCSS、水-熱多場(chǎng)耦合雙向動(dòng)三軸DYNTTS、天然氣水合物加載測(cè)試系統(tǒng)ETAS、恒應(yīng)變速率固結(jié)及自動(dòng)三軸儀CRS、柔性壁滲透系統(tǒng)PERM、彎曲元系統(tǒng)GDSBES，以及可燃冰水合物低溫高壓動(dòng)三軸測(cè)試系統(tǒng)ELCTAS等一系列設(shè)備，將用于土體和巖石的壓縮模量、動(dòng)靜態(tài)強(qiáng)度、動(dòng)態(tài)模量、應(yīng)力應(yīng)變特性等海洋工程巖土體力學(xué)指標(biāo)的測(cè)試。這些設(shè)備能夠模擬地震、風(fēng)荷載、波浪荷載以及可燃冰開(kāi)采過(guò)程中的低溫高壓等特殊海上工況，為海上工程建設(shè)和可燃冰資源開(kāi)發(fā)提供更為可靠和全面的科學(xué)依據(jù)。
相較于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)在海洋巖土工程研究方面起步較晚，但近年來(lái)在國(guó)家的大力主導(dǎo)下，相關(guān)研究穩(wěn)步快速推進(jìn)。武漢理工大學(xué)三亞研究院等單位的設(shè)備引進(jìn)，正是我國(guó)在這一領(lǐng)域加速追趕的重要體現(xiàn)，項(xiàng)目的意義不僅在于提升我國(guó)海洋巖土工程研究的技術(shù)水平，更在于適應(yīng)當(dāng)前海洋戰(zhàn)略發(fā)展需求，助力國(guó)家重大海洋工程建設(shè)，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)！
可燃冰水合物低溫高壓動(dòng)三軸 ELCTAS
可燃冰水合物低溫高壓動(dòng)三軸測(cè)試系統(tǒng)ELCTAS
系統(tǒng)基于GDS液壓加載架，在頂部橫梁上安裝一個(gè)動(dòng)態(tài)液壓作動(dòng)器來(lái)施加軸向荷載，可選荷載范圍為100、250kN。該系統(tǒng)能夠控制動(dòng)態(tài)循環(huán)位移或荷載進(jìn)行軸向加載，并能與可選的動(dòng)態(tài)圍壓作動(dòng)器（徑向應(yīng)力）同步加載，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)應(yīng)力路徑試驗(yàn)的高級(jí)功能。配置大直徑三軸壓力室，還可以對(duì)碎石等粗顆粒試樣進(jìn)行試驗(yàn)。
該系統(tǒng)可用于模擬海底的高壓、低溫環(huán)境，對(duì)可燃冰樣本進(jìn)行動(dòng)三軸測(cè)試，以評(píng)估其力學(xué)性質(zhì)。
三維動(dòng)單剪系統(tǒng) MDDCSS
三維動(dòng)單剪系統(tǒng)MDDCSS
允許在兩個(gè)方向上進(jìn)行簡(jiǎn)單的剪切，而不是標(biāo)準(zhǔn)單向剪切。這通過(guò)具有與主剪切作動(dòng)器成90度的第二剪切作動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。VDDCSS-CON還允許對(duì)試樣施加圍壓。試樣被封裝在丙烯酸壓力室內(nèi)。圍壓的使用也允許將反壓施加到試樣上。這樣就允許試樣進(jìn)行反壓飽和，在簡(jiǎn)單剪切試驗(yàn)期間直接測(cè)量超孔隙水壓力。當(dāng)用作可變方向的機(jī)器時(shí)，第二剪切軸可以獨(dú)立于另一個(gè)剪切軸或與其一起使用，因此可以在任何水平方向上執(zhí)行簡(jiǎn)單的剪切。
系統(tǒng)可以模擬波浪荷載或風(fēng)荷載等水平荷載對(duì)海上基礎(chǔ)設(shè)施的動(dòng)剪切特性，以及模擬土體受到地震荷載引起的循環(huán)剪切特性、砂土抗液化性能等。
水-熱多場(chǎng)耦合雙向動(dòng)三軸DYNTTS
高級(jí)動(dòng)態(tài)三軸試驗(yàn)系統(tǒng) (DYNTTS) 是一套高端的試驗(yàn)設(shè)備，它將三軸壓力室和動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器合為一體，可以施加最大5Hz的動(dòng)態(tài)荷載、變形和應(yīng)力。軸向加載由裝有馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的基座螺旋傳動(dòng)，從壓力室底座施加軸向力和軸向變形。
該系統(tǒng)可用于評(píng)估巖土體在復(fù)雜海洋環(huán)境下的力學(xué)響應(yīng)，特別是在考慮溫度和水流耦合作用下的變形和強(qiáng)度特性，為海洋結(jié)構(gòu)物的地基設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性分析提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
自動(dòng)環(huán)境三軸試驗(yàn)系統(tǒng)ETAS
天然氣水合物加載測(cè)試系統(tǒng)ETAS
自動(dòng)環(huán)境三軸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（ETAS）是一個(gè)基于荷載架帶溫度控制的三軸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，可以進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：
? 凍土實(shí)驗(yàn)
? 可燃冰實(shí)驗(yàn)
? 高壓實(shí)驗(yàn)
? 高低溫溫控實(shí)驗(yàn)
該冷卻系統(tǒng)為凍土實(shí)驗(yàn)提供了理想的條件。高達(dá)100MPa的高壓低溫控制能力也為可燃冰三軸實(shí)驗(yàn)提供了理想的條件；此系統(tǒng)也提供僅加熱溫控系統(tǒng)選項(xiàng)。
該系統(tǒng)可用于模擬海底高壓低溫條件，測(cè)試天然氣水合物的力學(xué)性質(zhì)，評(píng)估其對(duì)海洋巖土體的穩(wěn)定性影響，為海洋資源開(kāi)發(fā)和海底工程建設(shè)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。
恒應(yīng)變速率固結(jié)及自動(dòng)三軸儀CRS
GDS恒應(yīng)變速率固結(jié)儀CRS是一種基于荷載架的一維固結(jié)儀，系統(tǒng)能夠施加反壓，并測(cè)量從1MPa(低壓版本)、3MPa(中壓版本)到20MPa(高壓版本)的孔隙壓力。結(jié)合GDS控制器和軟件，系統(tǒng)將通過(guò)用戶指定的加載路徑，使用恒定應(yīng)變加載速率，從開(kāi)始到結(jié)束運(yùn)行整個(gè)測(cè)試。
該系統(tǒng)可快速測(cè)試海洋黏土等軟土的固結(jié)沉降特性，提高試驗(yàn)效率，為海洋工程的地基設(shè)計(jì)、承載力計(jì)算及穩(wěn)定性分析提供關(guān)鍵力學(xué)參數(shù)。
GDS滲透系統(tǒng)允許用戶獨(dú)立控制圍壓、反壓和底部壓力/體積，允許使用GDSLAB軟件自動(dòng)化控制恒定流速和恒定水頭滲透測(cè)試。有兩種類型的壓力室可用，一種是專用的100mm壓力室，可以進(jìn)行各向異性測(cè)試，另一種是標(biāo)準(zhǔn)的三軸壓力室，可以升級(jí)進(jìn)行各向異性測(cè)試，進(jìn)行三軸測(cè)試。
該系統(tǒng)可以準(zhǔn)確測(cè)定巖土體的滲透系數(shù)，有效避免側(cè)壁滲漏，模擬現(xiàn)場(chǎng)條件，快速飽和試樣，為海洋工程的地基設(shè)計(jì)、防滲措施及穩(wěn)定性分析提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。
GDS 彎曲元件可以非常容易地在三軸壓力室中測(cè)量土在小應(yīng)變時(shí)的最大剪切模量。在海洋工程巖土體力學(xué)指標(biāo)測(cè)試方面，可用于測(cè)量土體在小應(yīng)變時(shí)的最大剪切模量，評(píng)估土體的剛度特性等。
由于荷載和位移測(cè)量裝置的分辨率和精度不夠，因此，在室內(nèi)非常小的應(yīng)變條件下測(cè)量土的剛度是非常困難的。在三軸試驗(yàn)中測(cè)量小應(yīng)變剛度通常采用局部應(yīng)變傳感器，雖然局部應(yīng)變傳感器改善了這一情況，通?？赡苓_(dá)到0.0001%，但與使用彎曲元件相比，這種傳感器的價(jià)格很昂貴，通常用于科學(xué)研究。
三軸試驗(yàn)系統(tǒng)中的彎曲元件可以很容易地測(cè)量最大剪切模量Gmax，簡(jiǎn)單而高效。目前為止，GDS已經(jīng)在三軸、固結(jié)、單剪、共振柱和GDS和其他供應(yīng)商生產(chǎn)的許多其他系統(tǒng)中安裝了彎曲元件。
我國(guó)在海洋巖土工程研究領(lǐng)域正持續(xù)投入力量，不斷推進(jìn)相關(guān)研究工作的深入。雖然仍面臨諸多挑戰(zhàn)，但我國(guó)在海洋巖土工程研究領(lǐng)域的努力和進(jìn)步不容忽視，正逐步朝著更高水平邁進(jìn)。
