在国家重点实验室和“211工程”建设经费支持下，孔宪京教授主持完成了高精度液压伺服大型静动三轴仪（1995年）和中型静动三轴仪（2002年），该设备由五大系统构成，包括液压伺服加载系统、模控和数控系统、压力室系统、量测与管路系统以及数据采集与处理系统。经过多年的运行、改进，在2008年与西安力创材料检测技术有限公司合作（由我方提供全套设计图纸，对方负责加工制作），对原设备的压力室系统进行了升级改造，由气压加载改造为液压加载，同时对加载和液压控制系统进行了改进，可以方便地进行等p、等Kc复杂应力路径试验。目前大型和中型静、动三轴仪可以完成固结排水剪切试验、固结不排水剪切试验、液化试验、液化后变形试验、动模量和阻尼比试验、永久变形试验。孔宪京教授团队开展了大量试验研究，提出了多个粗粒土静、动力本构模型。大型和中型三轴仪已经应用于泸定、吉林台、洪家渡、尼尔基、卡基娃、紫坪铺、五一、旁多、米兰河、吉勒布拉克、温泉、阿尔塔什、吉音、夹道子、公伯峡等近20余项水利水电工程以及田湾、宁德、阳江、陆丰4项核电工程以及南通液化天然气码头等重要工程的堤坝粗粒土材料静、动力试验，为工程设计和数值分析提供了试验支撑。
         设备的主要特色：在三轴仪压力室内增设局部位移传感器和内置力传感器，直接量测试样上的局部位移和力，不但提高了试验精度，而且消除了常规三轴仪的系统误差。采用了不同量程的位移传感器可连续测试10-6至10-1应变变化过程。在液压源设计和伺服控制方面兼顾大行程与动态两个方面，配置两个伺服阀(3.8L/min和38L/min)，既可做静力试验，又可做动力试验。采用一台微机同时实施试验控制和数据采集，并可随时中断；配有数据处理、图形显示、绘图等计算机软件，使试验与分析完全自动化。三轴仪采用组装式结构，而且压力室空间高度比常规三轴仪高45cm，便于进行二次开发。三轴仪结构紧凑、体积小、操作简便，只需一人便可独立完成试验操作全过程。


 

大型、中型三轴仪照片

三轴压力室示意图

大型三轴仪技术指标
  最大轴向荷载：压力500kN/拉力300kN 最大轴向位移：±100mm 三轴仪尺寸：直径550mm，高1200mm 试样尺寸：直径300mm，高600mm 最大围压：3MPa 频率范围：0.001~100Hz   中型三轴仪技术指标
  最大轴向荷载：压力150kN/拉力100kN 最大轴向位移：±50mm 三轴仪尺寸：直径400mm，高850mm 试样尺寸：直径200mm，高500mm 最大围压：3MPa 频率范围：0.001~100Hz
高精度大型高压动态直剪仪
         为研究不同材料接触界面的强度和变形特性，并建立界面本构模型，大连理工大学工程抗震研究所联合长春市朝阳试验仪器有限公司研制了高精度大型高压动态直剪仪，在剪切盒上预留观测窗口，便于采用高速图像技术采集和分析界面剪切过程中颗粒的平移和旋转过程，图和表分别给出了设备的主机部分和主要性能指标。  

直剪仪主机部分

直剪仪主要性能指标

       该设备的结构设计采用了面向对象的功能模块设计理念，便于其功能单元的升级。设备主要由加载单元、计算机测控单元、液压伺服单元和拖动单元等组成。
  1．加载单元        本单元主要由二个相互垂直的具有独立加载能力的竖向加载框架和水平加载框架及剪切盒组成。本单元可以在两个方向上对试样加载进行结构接触面的直剪试验。
  （1）竖向加载框架        竖向加载框架为四柱形框架。由固定横梁、立柱、机座组成的竖向加载框架具有很高的刚度，竖向加载油缸安装（倒置）在固定横梁内，可以独立对试样施加竖向载荷，最大静载荷为500kN，最大动荷载为300kN。
        测量竖向力的传感器安装在竖向加载油缸的活塞杆端部，压板与传感器连接，上压板在剪切盒内对试样施压。
  （2）水平加载框架        水平油缸安装在与底板垂直的角座上，活塞杆与力传感器连接，传感器另一端连接一推板，推板与剪切盒之间用螺杆连接。水平油缸加载活塞杆运动处，使下剪切盒移动，上剪切盒是固定不动的，这样就可以完成试验操作。
        下剪切盒底面装有承压板，承压板与底座之间装有直线导轨，以减小摩擦阻力。
2．计算机测控单元        直剪仪的计算机测控单元采用德国DOLI公司原装进口的EDC全数字伺服测控器，分别控制两个电液伺服加载油缸，组成两个各自独立的加载系统。每个系统都可以按照预定或自定义的控制参数和控制目标独立进行工作，系统之间保持相对独立、互不干扰。因此可以使一个系统改变试验状态时而另一系统仍保持原试验状态不变。
         EDC全数字伺服测控器具有多个测量通道，可以对其中任意一个通道进行闭环控制，并且可以在试验过程中对控制通道进行无冲击转换。测控器可以单独进行工作，也可以由计算机控制进行工作。
         测控器具有先进数字技术的全部特点，具有数字PID调节，菜单式试验设置，自动标定，自动清零，故障自诊断，多功能软保护；具有测量和控制精度高，分辨强（180000码），可靠性好等特点；可以同时测量和显示多个试验参数，可以控制任一测量通道并能在试验过程中对控制通道进行平滑切换；测控器可以由计算机进行控制以实现对剪切仪的控制。
  3．液压伺服单元        液压伺服单元主要由油箱、油泵电机组、电液伺服阀、滤清器、蓄能器、压力表、换向阀、溢流阀、管路、冷却装置等组成，可根据试验需要向加载油缸提供一定压力或流量的工作油。
        本单元具有多重保护功能。