SAM-2000微機控制電液伺服巖石三軸試驗機

一、功能,、用途及特點

1.用途：SAM-2000微機控制電液伺服巖石三軸試驗機是目前功能齊全的巖石試驗機

2.功能：用于巖石在不同三向應力作用下的多種形式試驗,，包括真三軸的全過程試驗、蠕變,、剪切,、三軸超聲波、聲發(fā)射Kaiser效應試驗,。能夠模擬高壓三軸狀態(tài),，且加載系統三向獨立，能夠模擬單向或雙向突然卸載（模擬深部開采）,，檢測采場圍巖的損傷演化和破裂規(guī)律,。

3.特點：

控制器：試驗機采用冠騰自主研發(fā)的的全數字測控器GTC650和電液伺服技術與計算機相結合，準確地實現了試驗力（應力）,、變形（軸向應變,、徑向應變）、位移（壓縮率）三種方式的全閉環(huán)控制：并且三種全閉環(huán)控制方式可以在試驗過程中進行相互間無沖擊平滑轉換；

試驗軟件：按編制的巖石試驗程序自動控制試驗的全過程,，實時顯示試驗狀態(tài),，繪制巖石試樣單軸壓縮變形、三軸壓縮變形的全過程應力—應變曲線,。測試抗壓強度,、楊氏模量、泊松比,、殘余變形,、殘余應力、內聚力和內摩擦角等等性能參數,。

二,、巖石三軸試驗機主要技術指標  

1.主機精度：1級  

2.試驗機量程：8-2000kN  

3.示值相對誤差：±1%  

4.分辨率：1/500000%FS  

5.活塞行程：≥100mm  

6.測控范圍：0~100mm  

7.示值相對誤差：±0.5%  

8.分辨力：1/200000%FSmm  

9.巖石專屬變形儀軸向標長：L0=100mm  

10.巖石專屬變形儀軸向量程：ΔL=6mm  

11.巖石專屬變形儀徑向標徑：d0=50mm  

12.巖石專屬變形儀徑向量程：Δd=3mm  

13.巖石專屬變形儀測量范圍%：0.5~100FS  

14.巖石專屬變形儀示值相對誤差：±1%  

15.巖石專屬變形儀分辨率：1/200000%FS（0.03um）  

16.LVDT式巖石引伸計軸向量程：0～15mm  

17.LVDT式巖石引伸計軸向示值精度：±0.1%  

18.LVDT式巖石引伸計軸向分辨率：15/180000%FS  

19.LVDT式巖石引伸計徑向量程：0～5mm  

20.LVDT式巖石引伸計徑向示值精度：±0.1%  

21.LVDT式巖石引伸計徑向分辨率：5/180000%FS  

22.試驗力控制范圍：1～100%FS  

23.變形控制范圍：0.5～100%FS  

24.力、變形,、位移示值誤差：±0.5  

25.位移速度：0-180mm/min  

26.循環(huán)加載試驗頻率：2Hz  

27.試驗空間凈寬：600mm  

28.主機剛度k：k≥10000kN/mm  

側向（圍壓系統）  

29.最（高）圍壓力:100（MPa）  

30.有效壓力范圍:2～100（%FS）  

31.示值相對誤差:±2（%）  

32.絕（對）分辨力:1/180000  

33.測壓元件:液壓傳感器  

34.充液壓力:0.3～1.0（MPa）  

35.測控器:GTC550或EDC222（可和剪切共用）  

壓力室（自平衡式）  

36.巖石試樣尺寸直徑×高度：φ50×100～120（mm）  

37.最（高）圍壓力：100（MPa）  

38.結構方式：下開口,，壓力自平衡式  

水平向（直剪儀）  

39.最大試驗力：1000kN  

40.示值精度：±1%  

41.試驗力分辨力：＞0.006kN  

42.測力元件：負荷式測力傳感器  

43.活塞行程：60mm  

44.測量范圍：0～60mm  

45.分辨力：0.001mm  

46.變形測量范圍：0～10mm  

47.變形示值精度：±0.5%  

48.分辨力：0.0001mm  

49.變形傳感元件：光柵尺（法向、剪向各2支）  

50.試樣尺寸：100³,、150³,、200³長×寬×高mm  

孔隙水壓試驗系統  

51.最（高）圍壓力:80（MPa）  

52.有效壓力范圍:2～100（%FS）  

53.示值相對誤差:±2（%）  

54.絕（對）分辨力:1/180000  

55.測壓元件:液壓傳感器  

56.蓄水量：800（mL）  

57.絕（對）分辨力：0.001mL  

58.測控器：EDC222  

系統控制方式及誤差  

59.控制方式：試驗力、變形,、位移,，可以平滑切換  

60.試驗力（壓力）控制范圍：（%FS）  

61.變形控制范圍：0.5～100（%FS）  

62.位移控制范圍：全行程  

63.試驗力（壓力）控制誤差：±0.5（%）  

64.變形控制誤差：±0.5%  

65.位移控制誤差：±0.5%  

高低溫系統  

66.溫度范圍：-40～200（℃）  

67.波動度：±0.5（℃）  

68.80mm溫度梯度：±3（℃）  

69.-40～200（℃）：圍壓≦60Mpa  

70.-40～200℃：不進行孔隙水壓試驗  

流變系統  

71.試驗時間：不限  

72.控制精度：控制量的±0.5% 

巖石三軸試驗機的使用操作過程：

一、試驗前的準備工作?  

（一）設備檢查與校準?  

使用前,，全面檢查各部件狀態(tài),。查看壓力室密封性能，可通過向壓力室充入少量氣體（如氮氣）,，觀察壓力是否穩(wěn)定,，若壓力快速下降則說明存在泄漏，需及時更換密封圈,。檢查軸向加載系統,、圍壓加載系統的液壓管路有無破損、漏油,，確保液壓油位處于正?？潭龋唾|清澈無雜質,。同時,，對位移傳感器、壓力傳感器進行校準,，利用標準砝碼或校準儀器驗證傳感器讀數準確性,，偏差超過規(guī)定范圍時需重新校準，避免因傳感器誤差導致試驗數據失真,。?  

（二）巖石樣品制備?  

嚴格按照試驗標準制備巖石樣品,，通常加工為直徑50mm、高度100mm的圓柱體,。樣品加工過程中,，需保證兩端面平行度誤差不超過0.05mm，表面粗糙度符合要求,，防止因樣品形狀不規(guī)則造成應力分布不均,。加工后的樣品需進行編號、登記,，并測量其直徑,、高度、質量等基礎參數,，為后續(xù)計算提供數據支撐,。此外，若樣品存在明顯層理,、裂隙,，需記錄其方向和特征，以便分析試驗結果時考慮結構因素的影響,。?  

（三）輔助材料與工具準備?  

準備好凡士林,、熱縮管、橡膠套等輔助材料,。凡士林用于涂抹在樣品兩端面與壓頭之間,，減小端面摩擦對試驗結果的影響；熱縮管和橡膠套用于包裹樣品,，防止圍壓加載時液體滲入樣品內部,，同時起到密封作用。準備游標卡尺,、千分表等測量工具,，用于精確測量樣品尺寸和試驗過程中的變形量。還需準備好試驗記錄表格,，用于記錄試驗過程中的各項參數和現象,。?  

二、試驗操作過程?  

（一）樣品安裝?  

將制備好的巖石樣品置于壓力室底座中心,，在樣品兩端面均勻涂抹一層凡士林,，安裝上下壓頭并確保其與樣品中心對齊。用橡膠套包裹樣品,，套口處用熱縮管固定,，防止橡膠套滑落,。將組裝好的樣品及壓頭緩慢放入壓力室，旋緊壓力室蓋,，連接好圍壓和軸向加載管路,，確保連接牢固無松動。?  

（二）參數設置與加載?  

在試驗機控制系統中,，根據試驗目的設置軸向加載速率,、圍壓加載速率、最大加載壓力等參數,。一般情況下,，軸向加載速率控制在0.01-0.1mm/min，圍壓加載速率可根據試驗要求適當調整,。設置完成后,，先施加圍壓至預定值，保持圍壓穩(wěn)定,，再以設定速率施加軸向壓力,。加載過程中，密切關注壓力,、位移等參數變化,，實時記錄數據。當樣品出現明顯破壞跡象（如發(fā)出破裂聲,、位移急劇增大）或達到預定加載壓力時,，停止加載。?  

（三）數據采集與監(jiān)控?  

試驗過程中,，利用試驗機配套的數據采集系統自動記錄軸向壓力,、圍壓、軸向位移,、徑向位移等數據,，采樣頻率根據試驗要求設定，一般不低于1次/秒,。同時,，觀察樣品表面裂紋擴展情況，通過安裝在壓力室外的高清攝像頭或直接觀察窗進行記錄,，可拍攝照片或視頻作為試驗分析的輔助資料,。若發(fā)現數據異常（如壓力突然下降、位移突變）,，需立即暫停試驗,，檢查設備運行狀態(tài)和樣品安裝情況，排除故障后再繼續(xù)試驗,。?  

三,、試驗后的處理工作?  

（一）設備清理與維護?  

試驗結束后,，先緩慢釋放壓力室中的壓力，待壓力釋放后打開壓力室蓋,，取出樣品及壓頭,。清理壓力室內殘留的凡士林、橡膠碎屑等雜物,，用干凈的布擦拭壓力室內部和壓頭表面，保持設備清潔,。檢查液壓管路和密封件,，如有損壞及時更換。對試驗機的各個部件進行潤滑保養(yǎng),，確保設備下次正常運行,。?  

（二）樣品分析與數據處理?  

對試驗后的巖石樣品進行宏觀和微觀分析。宏觀上,，觀察樣品的破壞形態(tài),，記錄裂紋走向、破壞模式（如劈裂破壞,、剪切破壞）等特征,；微觀上，可通過掃描電子顯微鏡（SEM）等設備分析樣品內部結構變化,。利用采集到的數據,，計算巖石的抗壓強度、彈性模量,、泊松比等力學參數,，繪制應力-應變曲線，分析巖石在三軸應力狀態(tài)下的力學行為,。對試驗數據進行整理,、分析和誤差評估，若數據存在較大誤差,，需分析原因并判斷是否需要重新試驗,。