岩石真三轴试验机

岩石真三轴试验机

一）微机控制岩石真三轴（扰动）试验系统可以实现功能：

1.三向（X、Y、Z）、单向（Z）或两向（ZX、ZY、XY）加载（图1）；

2.恒试验力（单轴或三轴流变）、恒位移、恒变形（单轴或三轴松弛）、恒速率试验力、恒速率位移、恒速率变形以及多种控制方式多种试验速率的程序试验。

（二）微机控制岩石真三轴（扰动）试验系统主要结构

1.加载框架

本系统具有在三个相互垂直方向的独立加载系统，水平方向一个可以突然卸载，暴露试件的一个侧表面，模拟地下工程中开挖后产生临空面，岩体内积聚的能量向临空面方向释放而产生岩爆的现象，为确定发生岩爆的应力状态提供了必要的手段；基于真三轴三向六面受力状态下，单面突然卸载的卸载岩爆实验方法和单面突然卸载后增加垂直荷载的加载岩爆试验方法。

加载框架由垂直加载框架和水平加载框架组成，均为高刚度整体框架，垂直框架刚度是10000kN/mm，水平加载框架刚度是4000kN/mm。

图2

a垂直加载框架（图2）

垂直方向（Z）加载油缸安装在框架的上横梁上，大载荷3000kN；

前后方向（Y）的两个加载油缸（一个为环形随动油缸）安装在框架的立柱上，大载荷2000kN；

图 3

b水平加载框架（图3）

水平加载框架为浮动框架，左右方向（X）加载油缸安装在水平浮动框架的加载油缸座上，水平浮动框架是一个四柱整体结构，它可以自由地在导轨上移动，加载油缸大力2000kN；

c单向剪切试验 （图4）

剪切附具安装在水平加载框架内，可以进行单向直剪试验。

图4

2.测控系统

本微机伺服岩石真三轴试验机的控制系统采用三台德国DOLI公司yuanzhuangjinkou的EDC全数字伺服测控器，分别控制三个电液伺服加载油缸。每个系统都可以按照它自己的控制参数和控制目标进行工作。各个系统之间保持相对独立、互不干扰。在一个或两个方向卸载的时候，其它方向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，可以对其中任意一通道进行闭环控制，而且可以在试验中对控制通道进行无冲击转换。控制器可以单独进行工作，也可以由计算机进行控制进行工作。控制器具有数字技术的全部特点，具有数字P、I、D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；还具有测量和控制精度高，分辨强（180000码）；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，并且可以在试验中平滑切换控制通道。EDC控制器可以由计算机进行控制以实现整机的计算机控制。

计算机系统除配置目前市场上gaodang的国产品牌计算机主机和液晶显示屏，以及惠普激光打印机外，而且系统还安装了用C++语言编写的系统控制软件。

试样的变形采用引伸计通过测量两个对应压板的背面的相对变形，再减去压板本身的变形获得。

（三）、微机控制岩石真三轴（扰动）试验机主要技术参数及功能

1.主机采用整体框架结构，垂直框架刚度是10000kN/mm，水平加载框架刚度是4000kN/mm。

2.垂直方向（Z）

大试验力：3000kN；测力范围30kN-3000kN（1-100%FS），测力分辨率20N（±1/180000、不分档、全程分辨率不变），测力精度示值的±1%以内，力值控制波动度小于0.1%；垂直方向加载速率：10N-10KN/s。

位移测控范围: 0-100mm 测量精度<±0.5%FS，测量分辨率0.001mm，位移控制波动度小于0.1%；

变形测量范围：0-10mm，变形测量分辨率0.001mm，变形测量精度<±0.5%FS。

3.前后方向（Y）

大压试验力2000kN，测力范围20kN-2000kN（1-100%FS），测力分辨率15N（±1/180000、不分档、全程分辨率不变），测力精度示值的±1%以内，力值控制波动度小于0.1%；垂直方向加载速率：10N-10KN/s。

位移测控范围: 0-100mm，测量精度<±0.5%FS，测量分辨率0.001mm，位移控制波动度小于0.1%；

变形测量范围：0-10mm，变形测量分辨率0.0005mm，精度±0.5%FS；

4.左右方向（X）

油缸的大试验力2000kN，测力范围20kN-2000kN（1-100%FS），测力分辨率15N（±1/180000、不分档、全程分辨率不变），测力精度示值的±1%以内，力值控制波动度小于0.1%；垂直方向加载速率：10N-10KN/s。

位移测控范围: 0-200mm，测量精度<±0.5%FS，测量分辨率0.001mm，位移控制波动度小于0.1%；

变形测量范围：0-10mm，变形测量分辨率0.0005mm，变形测量精度<±0.5%FS。

.试样规格：200mm×200mm×200mm；150mm×150mm×150mm； 100mm×100mm×100mm三种规格。配置相对于三种规格试样的压头夹具。

5.伺服油源： 20L/min

6、多种控制与无冲击转换：可实现恒试验力（单轴或三轴流变）、恒位移、恒变形（单轴或三轴松弛）、恒速率试验力、恒速率位移、恒速率变形以及多种控制方式多种试验速率的程序试验。并可在一次试验中实现力、变形、位移三段控制，各控制之间可平滑无缝切换。计算机对试验全过程进行试验力、应力、变形、应变、位移等速率伺服控制并可保持。全部操作由计算机键盘及鼠标来完成，同时设有必要的手动控制装置。

7、测试系统满足岩石力学试验机测试要求的标准和国家标准。能够实时显示试验曲线和试验结果，能对试验的全过程进行监控。具有强大的数据和图形处理能力，满足国标、行标、部标等多种试验标准进行试验和数据处理，可产生并打印出完整的试验报告和应力-应变曲线、应力-位移曲线、负荷-变形曲线、负荷-位移曲线、应力-时间曲线、负荷-时间曲线、变形-时间曲线、位移-时间曲线等，全部实现自动化；在试验过程中可动态显示负荷值（荷载值）、变形值、位移值、试验曲线等。软件具有自动求取各种弹性模量、抗压强度、抗拉强度、上（下）屈服强度、泊松比等岩石力学参数。具有曲线放大、曲线中心点移动、曲线遍历、曲线手工标记、叠加对比等功能。软件能对试验机进行参数预置、自动测量、自动控制、数据处理、判别等。具有试验数据存取功能、试验数据可由WORD或EXCEL打开或导出由其他软件打开或处理，能处理试验数据，选择计算项目，试验报告格式的自动生成打印等。

8、二（或三）个方向的扰动（或冲击）：

（a）冲击扰动载荷：冲击力幅值可变0-500kN，能间断地对岩石试件施加一次或多次冲击;

（b）振动扰动载荷（随机波形、正弦波、三角波、方波、斜波等）：振动载荷幅值可变0-500kN。频率可变0-50Hz（幅值和频率可协调变化）。

扰动载荷的测力范围0-500kN，测力精度±0.5% FS。

扰动载荷的要求：能改变波形、岩石试件上的作用点和入射角、频率、峰谷值、幅值、持续时间和相位，且扰动载荷能够在岩石试件处于全过程应力应变曲线上的任一时刻加载。

（c）.扰动载荷的作用方式：

①点的形式（例如压头直接作用于岩石试件的某个zhiding点）

②面的形式（例如压头直接作用于岩石试件的某个zhiding面）作用于岩石试件。可以是其中的一种形式或多种形式的组合。

9、操作方便、安全、容错性强、测量、保护功能全、控制精度高、良好的对中性能，具有良好的环保（例如噪音低）和安全性能（例如断电保护功能、横梁位置限位保护、作动器的位移限位保护、超负荷保护功能、超油温保护、超油压保护、超限位保护、过流过压超温保护、软件的操作错误保护、试样断裂保护并保留试验数据等）等多重智能安全保护以及油温超温报警并智能启动冷却系统。