巖石真三軸試驗機

一）微機控制巖石真三軸（擾動）試驗系統可以實現功能：

1.三向（X、Y、Z）、單向（Z）或兩向（ZX、ZY、XY）加載（圖1）；

2.恒試驗力（單軸或三軸流變）、恒位移、恒變形（單軸或三軸松弛）、恒速率試驗力、恒速率位移、恒速率變形以及多種控制方式多種試驗速率的程序試驗。

（二）微機控制巖石真三軸（擾動）試驗系統主要結構

1.加載框架

本系統具有在三個相互垂直方向的獨立加載系統，水平方向一個可以突然卸載，暴露試件的一個側表面，模擬地下工程中開挖后產生臨空面，巖體內積聚的能量向臨空面方向釋放而產生巖爆的現象，為確定發生巖爆的應力狀態提供了必要的手段；基于真三軸三向六面受力狀態下，單面突然卸載的卸載巖爆實驗方法和單面突然卸載后增加垂直荷載的加載巖爆試驗方法。

加載框架由垂直加載框架和水平加載框架組成，均為高剛度整體框架，垂直框架剛度是10000kN/mm，水平加載框架剛度是4000kN/mm。

圖2

a垂直加載框架（圖2）

垂直方向（Z）加載油缸安裝在框架的上橫梁上，大載荷3000kN；

前后方向（Y）的兩個加載油缸（一個為環形隨動油缸）安裝在框架的立柱上，大載荷2000kN；

圖 3

b水平加載框架（圖3）

水平加載框架為浮動框架，左右方向（X）加載油缸安裝在水平浮動框架的加載油缸座上，水平浮動框架是一個四柱整體結構，它可以自由地在導軌上移動，加載油缸大力2000kN；

c單向剪切試驗 （圖4）

剪切附具安裝在水平加載框架內，可以進行單向直剪試驗。

圖4

2.測控系統

本微機伺服巖石真三軸試驗機的控制系統采用三臺德國DOLI公司yuanzhuangjinkou的EDC全數字伺服測控器，分別控制三個電液伺服加載油缸。每個系統都可以按照它自己的控制參數和控制目標進行工作。各個系統之間保持相對獨立、互不干擾。保證在一個或兩個方向卸載的時候，其它方向保持原試驗狀態不變。

EDC全數字伺服測控器具有多個測量通道，可以對其中任意一通道進行閉環控制，而且可以在試驗中對控制通道進行無沖擊轉換。控制器可以單獨進行工作，也可以由計算機進行控制進行工作。控制器具有數字技術的全部特點，具有數字P、I、D調節，菜單式試驗設置，自動標定，自動清零，故障自診斷，多功能軟保護；還具有測量和控制精度高，分辨強（180000碼）；可以同時測量和顯示多個試驗參數，可以控制任一測量通道，并且可以在試驗中平滑切換控制通道。EDC控制器可以由計算機進行控制以實現整機的計算機控制。

計算機系統除配置目前市場上gaodang的國產品牌計算機主機和液晶顯示屏，以及惠普激光打印機外，而且系統還安裝了用C++語言編寫的系統控制軟件。

試樣的變形采用引伸計通過測量兩個對應壓板的背面的相對變形，再減去壓板本身的變形獲得。

（三）、微機控制巖石真三軸（擾動）試驗機主要技術參數及功能

1.主機采用整體框架結構，垂直框架剛度是10000kN/mm，水平加載框架剛度是4000kN/mm。

2.垂直方向（Z）

大試驗力：3000kN；測力范圍30kN-3000kN（1-100%FS），測力分辨率20N（±1/180000、不分檔、全程分辨率不變），測力精度示值的±1%以內，力值控制波動度小于0.1%；垂直方向加載速率：10N-10KN/s。

位移測控范圍: 0-100mm  測量精度<±0.5%FS，測量分辨率0.001mm，位移控制波動度小于0.1%；

變形測量范圍：0-10mm，變形測量分辨率0.001mm，變形測量精度<±0.5%FS。

3.前后方向（Y）

大壓試驗力2000kN，有效測力范圍20kN-2000kN（1-100%FS），測力分辨率15N（±1/180000、不分檔、全程分辨率不變），測力精度示值的±1%以內，力值控制波動度小于0.1%；垂直方向加載速率：10N-10KN/s。

位移測控范圍: 0-100mm，測量精度<±0.5%FS，測量分辨率0.001mm，位移控制波動度小于0.1%；

變形測量范圍：0-10mm，變形測量分辨率0.0005mm，精度±0.5%FS；

4.左右方向（X）

油缸的大試驗力2000kN，有效測力范圍20kN-2000kN（1-100%FS），測力分辨率15N（±1/180000、不分檔、全程分辨率不變），測力精度示值的±1%以內，力值控制波動度小于0.1%；垂直方向加載速率：10N-10KN/s。

位移測控范圍: 0-200mm，測量精度<±0.5%FS，測量分辨率0.001mm，位移控制波動度小于0.1%；

變形測量范圍：0-10mm，變形測量分辨率0.0005mm，變形測量精度<±0.5%FS。

.試樣規格：200mm×200mm×200mm；150mm×150mm×150mm； 100mm×100mm×100mm三種規格。配置相對于三種規格試樣的壓頭夾具。

5.伺服油源： 20L/min

6、多種控制與無沖擊轉換：可實現恒試驗力（單軸或三軸流變）、恒位移、恒變形（單軸或三軸松弛）、恒速率試驗力、恒速率位移、恒速率變形以及多種控制方式多種試驗速率的程序試驗。并可在一次試驗中實現力、變形、位移三段控制，各控制之間可平滑無縫切換。計算機對試驗全過程進行試驗力、應力、變形、應變、位移等速率伺服控制并可保持。全部操作由計算機鍵盤及鼠標來完成，同時設有必要的手動控制裝置。

7、測試系統*巖石力學試驗機測試要求的標準和國家標準。能夠實時顯示試驗曲線和試驗結果，能對試驗的全過程進行監控。具有強大的數據和圖形處理能力，*國標、行標、部標等多種試驗標準進行試驗和數據處理，可產生并打印出完整的試驗報告和應力-應變曲線、應力-位移曲線、負荷-變形曲線、負荷-位移曲線、應力-時間曲線、負荷-時間曲線、變形-時間曲線、位移-時間曲線等，全部實現自動化；在試驗過程中可動態顯示負荷值（荷載值）、變形值、位移值、試驗曲線等。軟件具有自動求取各種彈性模量、抗壓強度、抗拉強度、上（下）屈服強度、泊松比等巖石力學參數。具有曲線放大、曲線中心點移動、曲線遍歷、曲線手工標記、疊加對比等功能。軟件能對試驗機進行參數預置、自動測量、自動控制、數據處理、判別等。具有試驗數據存取功能、試驗數據可由WORD或EXCEL打開或導出由其他軟件打開或處理，能處理試驗數據，選擇計算項目，試驗報告格式的自動生成打印等。

8、二（或三）個方向的擾動（或沖擊）：

（a）沖擊擾動載荷：沖擊力幅值可變0-500kN，能間斷地對巖石試件施加一次或多次沖擊;

（b）振動擾動載荷（隨機波形、正弦波、三角波、方波、斜波等）：振動載荷幅值可變0-500kN。頻率可變0-50Hz（幅值和頻率可協調變化）。

擾動載荷的有效測力范圍0-500kN，測力精度±0.5% FS。

擾動載荷的要求：能改變波形、巖石試件上的作用點和入射角、頻率、峰谷值、幅值、持續時間和相位，且擾動載荷能夠在巖石試件處于全過程應力應變曲線上的任一時刻加載。

（c）.擾動載荷的作用方式：

①點的形式（例如壓頭直接作用于巖石試件的某個zhiding點）

②面的形式（例如壓頭直接作用于巖石試件的某個zhiding面）作用于巖石試件。可以是其中的一種形式或多種形式的組合。

9、操作方便、安全可靠、容錯性強、測量準確、保護功能全、控制精度高、良好的對中性能，具有良好的環保（例如噪音低）和安全性能（例如斷電保護功能、橫梁位置限位保護、作動器的位移限位保護、超負荷保護功能、超油溫保護、超油壓保護、超限位保護、過流過壓超溫保護、軟件的操作錯誤保護、試樣斷裂保護并保留試驗數據等）等多重智能安全保護以及油溫超溫報警并智能啟動冷卻系統。