隨著(zhù)現代化經(jīng)濟進(jìn)程，基礎設施的完善，工程建筑的興盛、新型材料的應用、地質(zhì)災害頻發(fā)、環(huán)境保護的倡導。三軸試驗機已經(jīng)廣泛應用于巖土工程、建筑材料、地質(zhì)災害研究與應用等領(lǐng)域。同時(shí)，巖石試驗機也成了目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)，從試驗研究發(fā)展來(lái)看，巖石試驗機將會(huì )向CT掃描、三軸剪切滲流、三軸仿真試驗系統和原位真三軸試驗系統方向發(fā)展的趨勢。那么巖石三軸試驗機也便是重中之重的研究對象了，特別在巖土工程領(lǐng)域,巖石三軸試驗機承擔著(zhù)邊坡穩定、巷道(隧道)圍巖維護、沖擊地壓、地震效應等方面的研究和工程應用的重任。
巖石材料的三維動(dòng)力特性試驗研究是巖石三軸試驗機應用的一個(gè)重要領(lǐng)域，也是電液伺服巖石三軸試驗機的主功方向。我公司對電液伺服巖石三軸試驗機開(kāi)發(fā)、升級、生產(chǎn)和試驗過(guò)程中對其性能、試驗結果進(jìn)行了比較，并參閱了其他研究人員的研究情況。下面摘述一些有規律的試驗特點(diǎn)：
1、在圍壓一定的情況下,巖石的動(dòng)態(tài)抗壓強度會(huì )隨著(zhù)應變率的增加而增加,呈現出線(xiàn)性函數或者指數函數增加形式,并且脆性減弱,塑性顯著(zhù)增加;
2、在應變率一定的情況下,巖石抗壓強度會(huì )隨著(zhù)圍壓的增大而增大,線(xiàn)性關(guān)系比較顯著(zhù);
3、巖石動(dòng)靜組合加載時(shí),在軸壓一定時(shí),巖石的動(dòng)靜組合抗壓強度會(huì )隨著(zhù)圍壓的增大而增大,呈現出近似線(xiàn)性增加趨勢;在圍壓固定時(shí),抗壓強度隨著(zhù)軸向靜壓的增大呈現出先增大后減小的趨勢。由于試驗裝置和巖石材料本身的特點(diǎn),目前在一些基本問(wèn)題上,如加載應力波形、試樣尺寸要求等方面,還沒(méi)有統一的試驗規范要求,很多試驗結果只能進(jìn)行定性比較,無(wú)法在統一尺度上進(jìn)行定量分析。
下面闡述我公司主要生產(chǎn)的電液伺服巖石三軸試驗機：
電液伺服巖石三軸試驗機主要對巖石和混凝土試件進(jìn)行單軸、三軸力學(xué)性能測試；能進(jìn)行三軸常規及動(dòng)態(tài)試驗，軸壓和動(dòng)態(tài)圍壓相位可以任意調整；能進(jìn)行單軸、三軸流變（包括蠕變、松弛等）試驗，孔壓和滲流等試驗以及其它工藝性能試驗。整機全液壓傳動(dòng)，微機閉環(huán)伺服控制。根據試驗要求，可選擇負荷力（應力），變形位移（應變）等多種方式進(jìn)行控制，它們之間可以平滑無(wú)沖擊自由轉換?？刂撇糠植捎枚喙δ荛]環(huán)測控系統和數據處理軟件，實(shí)現了試驗過(guò)程中數據的高速采集，實(shí)時(shí)記錄，及時(shí)顯示，智能控制，試驗結果數據處理，及打印標準試驗報告等功能。
電液伺服巖石三軸試驗機由主機，垂直加載作動(dòng)器，動(dòng)態(tài)圍壓增壓器，動(dòng)態(tài)孔壓增壓器、電加熱器和溫控設備，三軸壓力室（含內置負荷傳感器、軸向、徑向引伸計），上承壓桿及移送機構，壓力室腔體液壓提升機構，壓力室和試件送料輥道，液壓伺服油源及測控系統組成。
巖石三軸試驗機試驗操作方法：
1、無(wú)側限壓縮試驗：這里包含了單軸壓縮變形試驗和單軸抗壓強度試驗。當用戶(hù)有所需求時(shí)，本試驗機也可進(jìn)行。
1.1、檢查各接線(xiàn)（包括電源、采集、通信、控制等接線(xiàn)）是否牢固可靠，檢查各油管及接頭是否牢靠密封。及時(shí)處理修復。
1.2、接通試驗機電源，開(kāi)啟數據采集儀、控制器及主控電腦，打開(kāi)控制軟件界面，選擇相關(guān)試驗程序。
1.3、調整機器試驗空間：此時(shí)，三軸壓力室無(wú)需使用。啟動(dòng)提升油缸，將壓力室外筒提升至機器頂部，移除壓力室底座至機器以外；將備用的下承壓板置于送料輥道，推入機器中心；啟動(dòng)軸壓作動(dòng)器，將下承壓板托離送料輥道一定距離；把按規程制備的試件置于下承壓板的中心；啟動(dòng)上承壓桿驅動(dòng)機構，使上承壓桿緩慢的靠近試件，直至與試件接觸。
1.4、當進(jìn)行單軸壓縮變形試驗時(shí)，如果是圓形試件，應在試件上安裝軸向和徑向引伸計；但如果是方形試件，則應在上下承壓板間（例如前后方向）放置至
少兩個(gè)千分表，表中心盡量對準試件的垂直中心平面，對稱(chēng)放置。另在試驗機下承壓板上放置另外兩個(gè)千分表（左右方向），表頭壓向試件水平中心平面和垂直中心平面的交匯點(diǎn)，以便測量試件軸向和徑向的變形。當進(jìn)行單軸抗壓強度試驗時(shí)，此項操作可以取消。
1.5、按試件試驗要求在主控電腦上打開(kāi)控制軟件，填寫(xiě)試驗有關(guān)參數，比如最大負載壓力，加載速率，加載循環(huán)次數，間隔持荷時(shí)間等。
1.6、啟動(dòng)試驗程序，進(jìn)入試驗直至結束。
1.7、存儲試驗文檔，打印試驗報告。
1.8、清除試件殘骸。
1.9、清潔試驗機工作臺及周?chē)h(huán)境，準備下次試驗。
2、三軸試驗：
2.1、巖石三軸試驗由于側應力σ2=σ3所以該試驗必須在專(zhuān)用的三軸壓力室內進(jìn)行。
2.2、試件的正確安裝是保證試驗結果準確的前提。
2.3、將安裝好試件的壓力室底座從輥道上送入試驗機中心，啟動(dòng)軸壓作動(dòng)器，將壓力室底座托起離輥道必要的距離，啟動(dòng)上承壓桿驅動(dòng)機構，使上承壓桿緩慢的靠近試件，直至與試件接觸。
2.4、放松壓力室頂部放氣塞，啟動(dòng)增壓缸向壓力室圍壓空間充注油液，至放氣塞8處冒出油液即可，旋緊放氣塞，充液完成。此時(shí)還應將增壓缸復位，以保障試驗過(guò)程中圍壓的伺服加載。
2.5、當試驗有環(huán)境溫度要求時(shí)，應在三軸壓力室外圍安裝隔熱、保溫環(huán)境箱。
2.6、按試件試驗內容及規范要求在控制軟件界面上設置相關(guān)參數。
2.7、啟動(dòng)試驗程序，進(jìn)入試驗直至結束。
2.8、存儲試驗文檔，打印試驗報告。
2.9、放松壓力室頂部放氣塞，啟動(dòng)增壓缸將壓力室圍壓空間硅油液排出。
2.10、拆卸壓力室，清除廢棄試件，清潔壓力室。其余操作同前不再贅述。
3、流變試驗：
3.1、巖石流變試驗實(shí)際上是測定巖石在外界載荷和溫度條件下呈現出與時(shí)間有關(guān)的變形、流動(dòng)和破壞等性質(zhì)，主要表現在彈性后效、蠕變、松弛、應變率效應、時(shí)效強度和流變損傷斷裂等方面。
3.2、本試驗機可進(jìn)行單軸流變、三軸流變的有關(guān)試驗。其試驗類(lèi)似以上相關(guān)試驗的方法與操作，只是試驗目的不同，加載的方式有所區別。通常有保持某一恒定載荷，同時(shí)檢測試件變形，即所謂蠕變試驗；或者保持試件某一變形值，隨之逐步減小軸壓載荷，即所謂應力松弛試驗。經(jīng)長(cháng)時(shí)間觀(guān)察和測定試件應力、應變的情況及數據，從而總結出巖石流變的規律或經(jīng)驗公式。
3.3、由于該項試驗及試驗方法尚處在研究和發(fā)展的階段，應由主持實(shí)驗者具體提出。但本試驗機可滿(mǎn)足加載的一切要求。
4、滲流試驗：
4.1、由于研究目的不同，試驗方法各有差異。本試驗機可在類(lèi)似三軸試驗的情況下進(jìn)行巖石滲流的有關(guān)試驗。
4.2、滲流源不僅需要一定的壓力，而且還需保證充足的流量；此外滲流的出口，必須檢測流體的流量及流體出口的壓力，因此需要有關(guān)的傳感檢測元件；本試驗機具備滲流的全部設施。
4.3、三軸壓力室的底座有一個(gè)通道直通試件底部中心，出廠(chǎng)時(shí)已用螺堵密封，拆除此螺堵，換上相應的接頭、膠管，可作為滲流的入口。壓力室的上承壓桿也有一個(gè)通道直通試件頂部中心，同樣用螺堵密封，拆除此螺堵，換上相應的接頭、膠管，可作為滲流的出口。同時(shí)應連通流量計及出口壓力傳感器。
4.4、周?chē)鷫毫κ欠袷褂脩鶕囼災康挠芍鞒謱?shí)驗者選定。 |
