巖石真三軸試驗(yàn)機(jī)

一）微機(jī)控制巖石真三軸（擾動(dòng)）試驗(yàn)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)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(yàn)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(yàn)力、恒速率位移、恒速率變形以及多種控制方式多種試驗(yàn)速率的程序試驗(yàn)。

（二）微機(jī)控制巖石真三軸（擾動(dòng)）試驗(yàn)系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)

1.加載框架

本系統(tǒng)具有在三個(gè)相互垂直方向的獨(dú)立加載系統(tǒng)，水平方向一個(gè)可以突然卸載，暴露試件的一個(gè)側(cè)表面，模擬地下工程中開(kāi)挖后產(chǎn)生臨空面，巖體內(nèi)積聚的能量向臨空面方向釋放而產(chǎn)生巖爆的現(xiàn)象，為確定發(fā)生巖爆的應(yīng)力狀態(tài)提供了必要的手段；基于真三軸三向六面受力狀態(tài)下，單面突然卸載的卸載巖爆實(shí)驗(yàn)方法和單面突然卸載后增加垂直荷載的加載巖爆試驗(yàn)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(gè)加載油缸（一個(gè)為環(huán)形隨動(dòng)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(dòng)框架，左右方向（X）加載油缸安裝在水平浮動(dòng)框架的加載油缸座上，水平浮動(dòng)框架是一個(gè)四柱整體結(jié)構(gòu)，它可以自由地在導(dǎo)軌上移動(dòng)，加載油缸大力2000kN；

c單向剪切試驗(yàn) （圖4）

剪切附具安裝在水平加載框架內(nèi)，可以進(jìn)行單向直剪試驗(yàn)。

圖4

2.測(cè)控系統(tǒng)

本微機(jī)伺服巖石真三軸試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)采用三臺(tái)德國(guó)DOLI公司yuanzhuangjinkou的EDC全數(shù)字伺服測(cè)控器，分別控制三個(gè)電液伺服加載油缸。每個(gè)系統(tǒng)都可以按照它自己的控制參數(shù)和控制目標(biāo)進(jìn)行工作。各個(gè)系統(tǒng)之間保持相對(duì)獨(dú)立、互不干擾。保證在一個(gè)或兩個(gè)方向卸載的時(shí)候，其它方向保持原試驗(yàn)狀態(tài)不變。

EDC全數(shù)字伺服測(cè)控器具有多個(gè)測(cè)量通道，可以對(duì)其中任意一通道進(jìn)行閉環(huán)控制，而且可以在試驗(yàn)中對(duì)控制通道進(jìn)行無(wú)沖擊轉(zhuǎn)換。控制器可以單獨(dú)進(jìn)行工作，也可以由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制進(jìn)行工作?？刂破骶哂袛?shù)字技術(shù)的全部特點(diǎn)，具有數(shù)字P、I、D調(diào)節(jié)，菜單式試驗(yàn)設(shè)置，自動(dòng)標(biāo)定，自動(dòng)清零，故障自診斷，多功能軟保護(hù)；還具有測(cè)量和控制精度高，分辨強(qiáng)（180000碼）；可以同時(shí)測(cè)量和顯示多個(gè)試驗(yàn)參數(shù)，可以控制任一測(cè)量通道，并且可以在試驗(yàn)中平滑切換控制通道。EDC控制器可以由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制以實(shí)現(xiàn)整機(jī)的計(jì)算機(jī)控制。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)除配置目前市場(chǎng)上gaodang的國(guó)產(chǎn)品牌計(jì)算機(jī)主機(jī)和液晶顯示屏，以及惠普激光打印機(jī)外，而且系統(tǒng)還安裝了用C++語(yǔ)言編寫(xiě)的系統(tǒng)控制軟件。

試樣的變形采用引伸計(jì)通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)對(duì)應(yīng)壓板的背面的相對(duì)變形，再減去壓板本身的變形獲得。

（三）、微機(jī)控制巖石真三軸（擾動(dòng)）試驗(yàn)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)及功能

1.主機(jī)采用整體框架結(jié)構(gòu)，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(yàn)力：3000kN；測(cè)力范圍30kN-3000kN（1-100%FS），測(cè)力分辨率20N（±1/180000、不分檔、全程分辨率不變），測(cè)力精度示值的±1%以內(nèi)，力值控制波動(dòng)度小于0.1%；垂直方向加載速率：10N-10KN/s。

位移測(cè)控范圍: 0-100mm  測(cè)量精度<±0.5%FS，測(cè)量分辨率0.001mm，位移控制波動(dòng)度小于0.1%；

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

3.前后方向（Y）

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

位移測(cè)控范圍: 0-100mm，測(cè)量精度<±0.5%FS，測(cè)量分辨率0.001mm，位移控制波動(dòng)度小于0.1%；

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

4.左右方向（X）

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

位移測(cè)控范圍: 0-200mm，測(cè)量精度<±0.5%FS，測(cè)量分辨率0.001mm，位移控制波動(dòng)度小于0.1%；

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

.試樣規(guī)格：200mm×200mm×200mm；150mm×150mm×150mm； 100mm×100mm×100mm三種規(guī)格。配置相對(duì)于三種規(guī)格試樣的壓頭夾具。

5.伺服油源： 20L/min

6、多種控制與無(wú)沖擊轉(zhuǎn)換：可實(shí)現(xiàn)恒試驗(yàn)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(yàn)力、恒速率位移、恒速率變形以及多種控制方式多種試驗(yàn)速率的程序試驗(yàn)。并可在一次試驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)力、變形、位移三段控制，各控制之間可平滑無(wú)縫切換。計(jì)算機(jī)對(duì)試驗(yàn)全過(guò)程進(jìn)行試驗(yàn)力、應(yīng)力、變形、應(yīng)變、位移等速率伺服控制并可保持。全部操作由計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)及鼠標(biāo)來(lái)完成，同時(shí)設(shè)有必要的手動(dòng)控制裝置。

7、測(cè)試系統(tǒng)*巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)測(cè)試要求的標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。能夠?qū)崟r(shí)顯示試驗(yàn)曲線和試驗(yàn)結(jié)果，能對(duì)試驗(yàn)的全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)和圖形處理能力，*國(guó)標(biāo)、行標(biāo)、部標(biāo)等多種試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理，可產(chǎn)生并打印出完整的試驗(yàn)報(bào)告和應(yīng)力-應(yīng)變曲線、應(yīng)力-位移曲線、負(fù)荷-變形曲線、負(fù)荷-位移曲線、應(yīng)力-時(shí)間曲線、負(fù)荷-時(shí)間曲線、變形-時(shí)間曲線、位移-時(shí)間曲線等，全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；在試驗(yàn)過(guò)程中可動(dòng)態(tài)顯示負(fù)荷值（荷載值）、變形值、位移值、試驗(yàn)曲線等。軟件具有自動(dòng)求取各種彈性模量、抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、上（下）屈服強(qiáng)度、泊松比等巖石力學(xué)參數(shù)。具有曲線放大、曲線中心點(diǎn)移動(dòng)、曲線遍歷、曲線手工標(biāo)記、疊加對(duì)比等功能。軟件能對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行參數(shù)預(yù)置、自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)處理、判別等。具有試驗(yàn)數(shù)據(jù)存取功能、試驗(yàn)數(shù)據(jù)可由WORD或EXCEL打開(kāi)或?qū)С鲇善渌浖蜷_(kāi)或處理，能處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，選擇計(jì)算項(xiàng)目，試驗(yàn)報(bào)告格式的自動(dòng)生成打印等。

8、二（或三）個(gè)方向的擾動(dòng)（或沖擊）：

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

（b）振動(dòng)擾動(dòng)載荷（隨機(jī)波形、正弦波、三角波、方波、斜波等）：振動(dòng)載荷幅值可變0-500kN。頻率可變0-50Hz（幅值和頻率可協(xié)調(diào)變化）。

擾動(dòng)載荷的有效測(cè)力范圍0-500kN，測(cè)力精度±0.5% FS。

擾動(dòng)載荷的要求：能改變波形、巖石試件上的作用點(diǎn)和入射角、頻率、峰谷值、幅值、持續(xù)時(shí)間和相位，且擾動(dòng)載荷能夠在巖石試件處于全過(guò)程應(yīng)力應(yīng)變曲線上的任一時(shí)刻加載。

（c）.擾動(dòng)載荷的作用方式：

①點(diǎn)的形式（例如壓頭直接作用于巖石試件的某個(gè)zhiding點(diǎn)）

②面的形式（例如壓頭直接作用于巖石試件的某個(gè)zhiding面）作用于巖石試件?？梢允瞧渲械囊环N形式或多種形式的組合。

9、操作方便、安全可靠、容錯(cuò)性強(qiáng)、測(cè)量準(zhǔn)確、保護(hù)功能全、控制精度高、良好的對(duì)中性能，具有良好的環(huán)保（例如噪音低）和安全性能（例如斷電保護(hù)功能、橫梁位置限位保護(hù)、作動(dòng)器的位移限位保護(hù)、超負(fù)荷保護(hù)功能、超油溫保護(hù)、超油壓保護(hù)、超限位保護(hù)、過(guò)流過(guò)壓超溫保護(hù)、軟件的操作錯(cuò)誤保護(hù)、試樣斷裂保護(hù)并保留試驗(yàn)數(shù)據(jù)等）等多重智能安全保護(hù)以及油溫超溫報(bào)警并智能啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)。