美國地質(zhì)調(diào)查局2014年曾公布一項(xiàng)調(diào)查結(jié)果，即根據(jù)長期記錄的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)在任何一年都會(huì)發(fā)生大約17次大地震（7.0級(jí)至7.9級(jí)）和一次8.0級(jí)或以上的大地震。盡管世界各地安裝的地震臺(tái)站數(shù)量快速增長，每年都有更多的地震情況被記錄，但這一數(shù)據(jù)一直保持得相當(dāng)穩(wěn)定。
地震對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施造成的破壞程度有很大差異，差異的程度取決于地震的位置、受影響土層的力學(xué)特性、地下水位的深度以及地震的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間。例如，軟土的沉積會(huì)導(dǎo)致地表震動(dòng)的放大，而松散顆粒材料的收縮趨勢會(huì)導(dǎo)致土壤液化和不均勻沉降。這種反應(yīng)也可能影響電力和水等生命線，同時(shí)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施造成更明顯的破壞。
了解土壤在地震中的行為特性可以幫助工程師提高未來基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)的彈性。歐美大地公司代理的GDS試驗(yàn)儀器開發(fā)了一系列設(shè)備來模擬這些荷載條件，并提供了在易受地震影響地區(qū)開發(fā)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解決方案所需的知識(shí)：系列動(dòng)態(tài)裝置，使研究人員能夠?qū)炷?、鋼和?fù)合材料等建筑材料進(jìn)行模擬地震力的動(dòng)態(tài)加載條件測試。這些試驗(yàn)提供了對(duì)地震誘導(dǎo)應(yīng)力下材料特性、變形特征和破壞模式的深入了解。在實(shí)驗(yàn)室中提供液化研究的儀器，用于研究地震期間土壤對(duì)液化的敏感性。研究人員模擬循環(huán)荷載條件，研究土壤強(qiáng)度的損失和由此產(chǎn)生的地面變形。這些信息對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和減輕液化相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。
地震試驗(yàn)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
ASTM D-3999：用三軸儀測定土壤的楊氏模量和滯回阻尼系數(shù)。這些參數(shù)對(duì)于在地震荷載作用下進(jìn)行土壤沉積物的動(dòng)力響應(yīng)分析是不可或缺的。
ASTM D-4015：通過共振柱測定土壤的剪切模量和阻尼系數(shù)（在1 x 10-6及以上的小剪切應(yīng)變范圍內(nèi)工作）。這些參數(shù)對(duì)于在地震荷載作用下進(jìn)行土壤沉積物的動(dòng)力響應(yīng)分析是不可或缺的。
ASTM D-5311：通過三軸儀測定土壤的不排水循環(huán)強(qiáng)度。該參數(shù)用于評(píng)估土壤沉積物抵抗地震荷載引起的剪切應(yīng)力的能力。
JGS 0541：用三軸儀測定飽和土的排水抗剪強(qiáng)度參數(shù)，即有效應(yīng)力。這些參數(shù)，即有效內(nèi)摩擦角和粘聚力，被用作隧道穩(wěn)定性評(píng)估計(jì)算的一部分。
JGS 0542：用三軸儀測定土壤的楊氏模量和滯回阻尼系數(shù)。這些參數(shù)對(duì)于在地震荷載作用下進(jìn)行土壤沉積物的動(dòng)力響應(yīng)分析是不可或缺的。
地震試驗(yàn)儀器
ELDYN – 標(biāo)準(zhǔn)型動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng)
ELDYN動(dòng)三軸是GDS設(shè)備中經(jīng)濟(jì)的動(dòng)態(tài)測試系統(tǒng)，它基于一個(gè)高剛度的軸向加載架和橫梁上安裝的電機(jī)作動(dòng)器。ELDYN設(shè)計(jì)用來滿足檢測行業(yè)巖土實(shí)驗(yàn)室的低成本系統(tǒng)需求，但仍然能夠滿足客戶期望的GDS應(yīng)有的高標(biāo)準(zhǔn)。ELDYN允許圓柱形試樣在應(yīng)用單調(diào)或循環(huán)加載階段之前進(jìn)行飽和固結(jié)，以接近現(xiàn)場地面條件，后者模擬地震震動(dòng)引起的應(yīng)力條件。
DYNTTS – 伺服電機(jī)控制的動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng)
高級(jí)動(dòng)態(tài)三軸測試系統(tǒng)（DYNTTS）是一款高端測試設(shè)備，它將三軸壓力室與動(dòng)態(tài)作動(dòng)器相結(jié)合，能夠在高達(dá)10Hz的頻率下施加循環(huán)載荷、變形和應(yīng)力。壓力室本身由容納電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的一體式基座單元螺旋驅(qū)動(dòng)。軸向載荷和變形通過壓力室的底座施加。該系統(tǒng)可以與動(dòng)態(tài)壓力室壓力作動(dòng)器相結(jié)合，使得壓力室壓力也可以動(dòng)態(tài)施加直到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)頻率。DYNTTS允許一個(gè)易于制備的圓柱形試樣在應(yīng)用單調(diào)或循環(huán)加載階段之前進(jìn)行飽和和固結(jié)試驗(yàn)，以接近現(xiàn)場地面條件，后者模擬地震震動(dòng)引起的應(yīng)力條件。注意，當(dāng)使用DYNTTS時(shí)，用戶定義的循環(huán)加載模式也可以應(yīng)用于試樣。
GDSTTA – 真三軸測試系統(tǒng)
真三軸GDSTTA具有與傳統(tǒng)三軸儀不同的決定性特征，所有三個(gè)主應(yīng)力都可以獨(dú)立控制，傳統(tǒng)三軸系統(tǒng)中僅能控制兩個(gè)。這允許執(zhí)行更寬范圍的復(fù)雜應(yīng)力路徑。這種動(dòng)態(tài)循環(huán)系統(tǒng)由先進(jìn)的機(jī)電作動(dòng)器或可選的液壓作動(dòng)器提供動(dòng)力，是一種極其復(fù)雜的研究工具。垂直軸和一個(gè)水平軸通過動(dòng)態(tài)作動(dòng)器（軸1和2）加載，通過壓力室壓力為第二個(gè)水平軸（軸3）提供應(yīng)力控制?？傊珿DSTTA可用于將各種應(yīng)力路徑應(yīng)用于土樣，包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)，從而能夠評(píng)估地震荷載下的土壤響應(yīng)。
HCA – 空心圓柱試驗(yàn)系統(tǒng)
除了軸向載荷和變形外，空心圓柱試驗(yàn)裝置（HCA）還允許在高達(dá)5Hz的頻率下，將旋轉(zhuǎn)位移和扭矩循環(huán)施加到土壤的空心圓柱體試樣上。使用該裝置可以控制三個(gè)主應(yīng)力的大小和方向，該系統(tǒng)還可以與兩個(gè)動(dòng)態(tài)壓力室壓力作動(dòng)器相結(jié)合，以使得能夠動(dòng)態(tài)施加外部和內(nèi)部壓力室壓力?？梢允褂锰峁┑闹苽湓噭┖兄苽湔承院皖w粒狀試樣。注意，當(dāng)使用HCA時(shí)，用戶定義的循環(huán)載荷模式也可以應(yīng)用于試樣。
RCA – 共振柱試驗(yàn)系統(tǒng)
共振柱裝置（RCA）用于獲得中小剪切應(yīng)變范圍（<1%）內(nèi)的剪切模量、楊氏模量和阻尼系數(shù)。這是通過使用電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，該系統(tǒng)對(duì)飽和和固結(jié)的圓柱形土壤樣本施加高頻（15–300 Hz）扭轉(zhuǎn)或彎曲循環(huán)載荷。注意，該系統(tǒng)也可以升級(jí)為在2 Hz及以下的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剪切試驗(yàn)，從而觀察到全剪切應(yīng)力-應(yīng)變行為。從共振柱裝置獲得的參數(shù)允許進(jìn)行動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析，例如使用有限元和非線性分析方法的分析，從而能夠評(píng)估地震震動(dòng)期間土壤沉積物的響應(yīng)。
EMDCSS – 伺服電機(jī)控制的動(dòng)單剪系統(tǒng)
GDS電機(jī)控制的動(dòng)單剪系統(tǒng)(EMDCSS)是進(jìn)行動(dòng)單剪試驗(yàn)的主要設(shè)備，它不僅可以進(jìn)行小應(yīng)變（0.005%剪應(yīng)變幅值）到大應(yīng)變（10%剪應(yīng)變幅值）的動(dòng)態(tài)循環(huán)試驗(yàn)，還可以進(jìn)行非常精確的準(zhǔn)靜態(tài)測試。易于制備的試樣受到主應(yīng)力旋轉(zhuǎn)，可以反應(yīng)現(xiàn)場觀察到的許多土壤響應(yīng)。注意，當(dāng)使用EMDCSS時(shí)，用戶定義的循環(huán)載荷模式，如地震震動(dòng)期間記錄的加速度時(shí)程，也可以應(yīng)用于試樣。
DYNBPS – 動(dòng)態(tài)反壓剪切儀
動(dòng)態(tài)反壓剪切系統(tǒng)DYNBPS用于控制孔隙壓力的土壤試樣的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)直接剪切試驗(yàn)。在直接剪切測試期間對(duì)孔隙壓力的控制允許在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)真實(shí)世界的情況進(jìn)行建模。該裝置的這種動(dòng)態(tài)版本允許對(duì)滑坡進(jìn)行建模，因?yàn)樗谄茐牡某跏紩r(shí)刻后迅速獲得速度，或者觀察地震引起的循環(huán)應(yīng)力下發(fā)生的破壞。注意，循環(huán)直接剪切試驗(yàn)是可能的，同時(shí)仍然控制和測量孔隙壓力。
VDDCSS – 可變方向循環(huán)單剪儀
可變方向循環(huán)動(dòng)單剪（VDDCSS）使簡單剪切能夠在兩個(gè)方向上施加，而不是標(biāo)準(zhǔn)的單一方向。這是通過使用與主剪切作動(dòng)器成90度作用的副剪切作動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)用作可變方向系統(tǒng)時(shí)，可以獨(dú)立于主剪切軸施加次剪切軸荷載和位移。這允許在任何水平方向上進(jìn)行簡單的剪切試驗(yàn)，近似于在地震等事件中現(xiàn)場觀察到的復(fù)雜荷載模式。
HARRCA – 哈丁共振柱裝置
哈丁共振柱是一種允許在保持各向異性載荷的同時(shí)在共振中測試試樣的系統(tǒng)。這是通過一個(gè)細(xì)長的薄壁加載柱通過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)到達(dá)頂蓋來實(shí)現(xiàn)的。GDS Hardin型振蕩器包含一個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含精密纏繞線圈和復(fù)合燒結(jié)釹鐵硼（NdFeB）“稀土”磁體。該裝置可以安裝在具有整體軸向力作動(dòng)器的獨(dú)立系統(tǒng)中，或者作為集成到現(xiàn)有荷載框架中的壓力室。HARRCA為土壤樣本提供了G和D曲線，使在評(píng)估地震荷載期間的土壤沉積物響應(yīng)時(shí)能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。
GDSAV – 聲速傳感器
聲速傳感器允許在巖石樣本內(nèi)測量P波和S波速度。換能器安裝在底座和頂帽上，或者在某些情況下安裝在試樣的側(cè)面。
DT-RTS – 動(dòng)態(tài)三軸巖石測試系統(tǒng)
動(dòng)態(tài)三軸巖石測試系統(tǒng)可以在20Hz及以下的動(dòng)態(tài)頻率下施加高達(dá)1.5MN的軸向載荷。使用伺服液壓作動(dòng)器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)加載。
