岩石三轴试验机

SAM-2000微机控制电液伺服岩石三轴试验机

一、功能、用途及特点

1.用途：SAM-2000微机控制电液伺服岩石三轴试验机是目前功能齐全的岩石试验机

2.功能：用于岩石在不同三向应力作用下的多种形式试验，包括真三轴的全过程试验、蠕变、剪切、三轴超声波、声发射Kaiser效应试验。能够模拟高压三轴状态，且加载系统三向独立，能够模拟单向或双向突然卸载（模拟深部开采），检测采场围岩的损伤演化和破裂规律。

3.特点：

控制器：试验机采用米乐mile官网自主研发的的全数字测控器GTC650和电液伺服技术与计算机相结合，准确地实现了试验力（应力）、变形（轴向应变、径向应变）、位移（压缩率）三种方式的全闭环控制：并且三种全闭环控制方式可以在试验过程中进行相互间无冲击平滑转换；

试验软件：按编制的岩石试验程序自动控制试验的全过程，实时显示试验状态，绘制岩石试样单轴压缩变形、三轴压缩变形的全过程应力—应变曲线。测试抗压强度、杨氏模量、泊松比、残余变形、残余应力、内聚力和内摩擦角等等性能参数。

二、岩石三轴试验机主要技术指标  

1.主机精度：1级  

2.试验机量程：8-2000kN  

3.示值相对误差：±1%  

4.分辨率：1/500000%FS  

5.活塞行程：≥100mm  

6.测控范围：0~100mm  

7.示值相对误差：±0.5%  

8.分辨力：1/200000%FSmm  

9.岩石专属变形仪轴向标长：L0=100mm  

10.岩石专属变形仪轴向量程：ΔL=6mm  

11.岩石专属变形仪径向标径：d0=50mm  

12.岩石专属变形仪径向量程：Δd=3mm  

13.岩石专属变形仪测量范围%：0.5~100FS  

14.岩石专属变形仪示值相对误差：±1%  

15.岩石专属变形仪分辨率：1/200000%FS（0.03um）  

16.LVDT式岩石引伸计轴向量程：0～15mm  

17.LVDT式岩石引伸计轴向示值精度：±0.1%  

18.LVDT式岩石引伸计轴向分辨率：15/180000%FS  

19.LVDT式岩石引伸计径向量程：0～5mm  

20.LVDT式岩石引伸计径向示值精度：±0.1%  

21.LVDT式岩石引伸计径向分辨率：5/180000%FS  

22.试验力控制范围：1～100%FS  

23.变形控制范围：0.5～100%FS  

24.力、变形、位移示值误差：±0.5  

25.位移速度：0-180mm/min  

26.循环加载试验频率：2Hz  

27.试验空间净宽：600mm  

28.主机刚度k：k≥10000kN/mm  

侧向（围压系统）  

29.最（高）围压力:100（MPa）  

30.有效压力范围:2～100（%FS）  

31.示值相对误差:±2（%）  

32.绝（对）分辨力:1/180000  

33.测压元件:液压传感器  

34.充液压力:0.3～1.0（MPa）  

35.测控器:GTC550或EDC222（可和剪切共用）  

压力室（自平衡式）  

36.岩石试样尺寸直径×高度：φ50×100～120（mm）  

37.最（高）围压力：100（MPa）  

38.结构方式：下开口，压力自平衡式  

水平向（直剪仪）  

39.最大试验力：1000kN  

40.示值精度：±1%  

41.试验力分辨力：＞0.006kN  

42.测力元件：负荷式测力传感器  

43.活塞行程：60mm  

44.测量范围：0～60mm  

45.分辨力：0.001mm  

46.变形测量范围：0～10mm  

47.变形示值精度：±0.5%  

48.分辨力：0.0001mm  

49.变形传感元件：光栅尺（法向、剪向各2支）  

50.试样尺寸：100³、150³、200³长×宽×高mm  

孔隙水压试验系统  

51.最（高）围压力:80（MPa）  

52.有效压力范围:2～100（%FS）  

53.示值相对误差:±2（%）  

54.绝（对）分辨力:1/180000  

55.测压元件:液压传感器  

56.蓄水量：800（mL）  

57.绝（对）分辨力：0.001mL  

58.测控器：EDC222  

系统控制方式及误差  

59.控制方式：试验力、变形、位移，可以平滑切换  

60.试验力（压力）控制范围：（%FS）  

61.变形控制范围：0.5～100（%FS）  

62.位移控制范围：全行程  

63.试验力（压力）控制误差：±0.5（%）  

64.变形控制误差：±0.5%  

65.位移控制误差：±0.5%  

高低温系统  

66.温度范围：-40～200（℃）  

67.波动度：±0.5（℃）  

68.80mm温度梯度：±3（℃）  

69.-40～200（℃）：围压≦60Mpa  

70.-40～200℃：不进行孔隙水压试验  

流变系统  

71.试验时间：不限  

72.控制精度：控制量的±0.5% 

岩石三轴试验机的使用操作过程：

一、试验前的准备工作?  

（一）设备检查与校准?  

使用前，全面检查各部件状态。查看压力室密封性能，可通过向压力室充入少量气体（如氮气），观察压力是否稳定，若压力快速下降则说明存在泄漏，需及时更换密封圈。检查轴向加载系统、围压加载系统的液压管路有无破损、漏油，确保液压油位处于正常刻度，油质清澈无杂质。同时，对位移传感器、压力传感器进行校准，利用标准砝码或校准仪器验证传感器读数准确性，偏差超过规定范围时需重新校准，避免因传感器误差导致试验数据失真。?  

（二）岩石样品制备?  

严格按照试验标准制备岩石样品，通常加工为直径50mm、高度100mm的圆柱体。样品加工过程中，需保证两端面平行度误差不超过0.05mm，表面粗糙度符合要求，防止因样品形状不规则造成应力分布不均。加工后的样品需进行编号、登记，并测量其直径、高度、质量等基础参数，为后续计算提供数据支撑。此外，若样品存在明显层理、裂隙，需记录其方向和特征，以便分析试验结果时考虑结构因素的影响。?  

（三）辅助材料与工具准备?  

准备好凡士林、热缩管、橡胶套等辅助材料。凡士林用于涂抹在样品两端面与压头之间，减小端面摩擦对试验结果的影响；热缩管和橡胶套用于包裹样品，防止围压加载时液体渗入样品内部，同时起到密封作用。准备游标卡尺、千分表等测量工具，用于精确测量样品尺寸和试验过程中的变形量。还需准备好试验记录表格，用于记录试验过程中的各项参数和现象。?  

二、试验操作过程?  

（一）样品安装?  

将制备好的岩石样品置于压力室底座中心，在样品两端面均匀涂抹一层凡士林，安装上下压头并确保其与样品中心对齐。用橡胶套包裹样品，套口处用热缩管固定，防止橡胶套滑落。将组装好的样品及压头缓慢放入压力室，旋紧压力室盖，连接好围压和轴向加载管路，确保连接牢固无松动。?  

（二）参数设置与加载?  

在试验机控制系统中，根据试验目的设置轴向加载速率、围压加载速率、最大加载压力等参数。一般情况下，轴向加载速率控制在0.01-0.1mm/min，围压加载速率可根据试验要求适当调整。设置完成后，先施加围压至预定值，保持围压稳定，再以设定速率施加轴向压力。加载过程中，密切关注压力、位移等参数变化，实时记录数据。当样品出现明显破坏迹象（如发出破裂声、位移急剧增大）或达到预定加载压力时，停止加载。?  

（三）数据采集与监控?  

试验过程中，利用试验机配套的数据采集系统自动记录轴向压力、围压、轴向位移、径向位移等数据，采样频率根据试验要求设定，一般不低于1次/秒。同时，观察样品表面裂纹扩展情况，通过安装在压力室外的高清摄像头或直接观察窗进行记录，可拍摄照片或视频作为试验分析的辅助资料。若发现数据异常（如压力突然下降、位移突变），需立即暂停试验，检查设备运行状态和样品安装情况，排除故障后再继续试验。?  

三、试验后的处理工作?  

（一）设备清理与维护?  

试验结束后，先缓慢释放压力室中的压力，待压力释放后打开压力室盖，取出样品及压头。清理压力室内残留的凡士林、橡胶碎屑等杂物，用干净的布擦拭压力室内部和压头表面，保持设备清洁。检查液压管路和密封件，如有损坏及时更换。对试验机的各个部件进行润滑保养，确保设备下次正常运行。?  

（二）样品分析与数据处理?  

对试验后的岩石样品进行宏观和微观分析。宏观上，观察样品的破坏形态，记录裂纹走向、破坏模式（如劈裂破坏、剪切破坏）等特征；微观上，可通过扫描电子显微镜（SEM）等设备分析样品内部结构变化。利用采集到的数据，计算岩石的抗压强度、弹性模量、泊松比等力学参数，绘制应力-应变曲线，分析岩石在三轴应力状态下的力学行为。对试验数据进行整理、分析和误差评估，若数据存在较大误差，需分析原因并判断是否需要重新试验。