巖石三軸試驗(yàn)機(jī)的現(xiàn)狀及重要性

隨著現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)進(jìn)程，基礎(chǔ)設(shè)施的完善，工程建筑的興盛、新型材料的應(yīng)用、地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)、環(huán)境保護(hù)的倡導(dǎo)。三軸試驗(yàn)機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于巖土工程、建筑材料、地質(zhì)災(zāi)害研究與應(yīng)用等領(lǐng)域。同時，巖石試驗(yàn)機(jī)也成了目前研究的一個熱點(diǎn)，從試驗(yàn)研究發(fā)展來看，巖石試驗(yàn)機(jī)將會向CT掃描、三軸剪切滲流、三軸仿真試驗(yàn)系統(tǒng)和原位真三軸試驗(yàn)系統(tǒng)方向發(fā)展的趨勢。那么巖石三軸試驗(yàn)機(jī)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(yàn)機(jī)承擔(dān)著邊坡穩(wěn)定、巷道(隧道)圍巖維護(hù)、沖擊地壓、地震效應(yīng)等方面的研究和工程應(yīng)用的重任。
巖石材料的三維動力特性試驗(yàn)研究是巖石三軸試驗(yàn)機(jī)應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域，也是電液伺服巖石三軸試驗(yàn)機(jī)的主功方向。我公司對電液伺服巖石三軸試驗(yàn)機(jī)開發(fā)、升級、生產(chǎn)和試驗(yàn)過程中對其性能、試驗(yàn)結(jié)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(guī)律的試驗(yàn)特點(diǎn)：1、在圍壓一定的情況下,巖石的動態(tài)抗壓強(qiáng)度會隨著應(yīng)變率的增加而增加,呈現(xiàn)出線性函數(shù)或者指數(shù)函數(shù)增加形式,并且脆性減弱,塑性顯著增加;2、在應(yīng)變率一定的情況下,巖石抗壓強(qiáng)度會隨著圍壓的增大而增大,線性關(guān)系比較顯著;3、巖石動靜組合加載時,在軸壓一定時,巖石的動靜組合抗壓強(qiáng)度會隨著圍壓的增大而增大,呈現(xiàn)出近似線性增加趨勢;在圍壓固定時,抗壓強(qiáng)度隨著軸向靜壓的增大呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢。由于試驗(yàn)裝置和巖石材料本身的特點(diǎn),目前在一些基本問題上,如加載應(yīng)力波形、試樣尺寸要求等方面,還沒有統(tǒng)一的試驗(yàn)規(guī)范要求,很多試驗(yàn)結(jié)果只能進(jìn)行定性比較,無法在統(tǒng)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(yàn)機(jī)：
電液伺服巖石三軸試驗(yàn)機(jī)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(guī)及動態(tài)試驗(yàn)，軸壓和動態(tài)圍壓相位可以任意調(diào)整；能進(jìn)行單軸、三軸流變（包括蠕變、松弛等）試驗(yàn)，孔壓和滲流等試驗(yàn)以及其它工藝性能試驗(yàn)。整機(jī)全液壓傳動，微機(jī)閉環(huán)伺服控制。根據(jù)試驗(yàn)要求，可選擇負(fù)荷力（應(yīng)力），變形位移（應(yīng)變）等多種方式進(jìn)行控制，它們之間可以平滑無沖擊自由轉(zhuǎn)換?？刂撇糠植捎枚喙δ荛]環(huán)測控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理軟件，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)過程中數(shù)據(jù)的高速采集，實(shí)時記錄，及時顯示，智能控制，試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)處理，及打印標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)報告等功能。
電液伺服巖石三軸試驗(yàn)機(jī)由主機(jī)，垂直加載作動器，動態(tài)圍壓增壓器，動態(tài)孔壓增壓器、電加熱器和溫控設(shè)備，三軸壓力室（含內(nèi)置負(fù)荷傳感器、軸向、徑向引伸計），上承壓桿及移送機(jī)構(gòu)，壓力室腔體液壓提升機(jī)構(gòu)，壓力室和試件送料輥道，液壓伺服油源及測控系統(tǒng)組成。
深圳瑞格爾巖石三軸試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)操作方法：
1、無側(cè)限壓縮試驗(yàn)：這里包含了單軸壓縮變形試驗(yàn)和單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。當(dāng)用戶有所需求時，本試驗(yàn)機(jī)也可進(jìn)行。
1.1、檢查各接線（包括電源、采集、通信、控制等接線）是否牢固可靠，檢查各油管及接頭是否牢靠密封。及時處理修復(fù)。
1.2、接通試驗(yàn)機(jī)電源，開啟數(shù)據(jù)采集儀、控制器及主控電腦，打開控制軟件界面，選擇相關(guān)試驗(yàn)程序。
1.3、調(diào)整機(jī)器試驗(yàn)空間：此時，三軸壓力室無需使用。啟動提升油缸，將壓力室外筒提升至機(jī)器頂部，移除壓力室底座至機(jī)器以外；將備用的下承壓板置于送料輥道，推入機(jī)器中心；啟動軸壓作動器，將下承壓板托離送料輥道一定距離；把按規(guī)程制備的試件置于下承壓板的中心；啟動上承壓桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)，使上承壓桿緩慢的靠近試件，直至與試件接觸。
1.4、當(dāng)進(jìn)行單軸壓縮變形試驗(yàn)時，如果是圓形試件，應(yīng)在試件上安裝軸向和徑向引伸計；但如果是方形試件，則應(yīng)在上下承壓板間（例如前后方向）放置至
少兩個千分表，表中心盡量對準(zhǔn)試件的垂直中心平面，對稱放置。另在試驗(yàn)機(jī)下承壓板上放置另外兩個千分表（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(dāng)進(jìn)行單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時，此項(xiàng)操作可以取消。
1.5、按試件試驗(yàn)要求在主控電腦上打開控制軟件，填寫試驗(yàn)有關(guān)參數(shù)，比如最大負(fù)載壓力，加載速率，加載循環(huán)次數(shù)，間隔持荷時間等。
1.6、啟動試驗(yàn)程序，進(jìn)入試驗(yàn)直至結(jié)束。
1.7、存儲試驗(yàn)文檔，打印試驗(yàn)報告。
1.8、清除試件殘骸。
1.9、清潔試驗(yàn)機(jī)工作臺及周圍環(huán)境，準(zhǔn)備下次試驗(yàn)。
2、三軸試驗(yàn)：
2.1、巖石三軸試驗(yàn)由于側(cè)應(yīng)力σ2=σ3所以該試驗(yàn)必須在專用的三軸壓力室內(nèi)進(jìn)行。
2.2、試件的正確安裝是保證試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確的前提。安裝過程如下：參見圖【3】：
垂直向上提起制動套3，超越壓力室外筒上掛鉤后，水平旋轉(zhuǎn)制動套3一定角度，制動套3則被掛在掛鉤上；水平沿底座1直徑方向依次拔出鎖緊環(huán)2（共三塊），啟動提升油缸將外筒5從底座1上輕松拔出并退至機(jī)器頂部，將壓力室底座1從送料導(dǎo)軌上移出至機(jī)器外側(cè)；將符合規(guī)程要求的試件,（例φ100×250mm）放置在底座1的中心芯頭上，試件頂部則放置上壓頭，外部套入熱縮膠套14，套入后應(yīng)用熱電吹風(fēng)收縮，試件被膠套裹緊；然后將徑向引伸計系于試件膠套的中部，調(diào)整鎖緊螺釘將徑向引伸計固定在試件圓周上。其次再將軸向引伸計的兩個支腿固定在徑向引伸計鏈帶上下兩側(cè)（兩腿相距50mm），同一軸線安裝。至此試件安裝完成。此過程應(yīng)注意：是否需要內(nèi)置負(fù)荷傳感器？同時應(yīng)根據(jù)試件尺寸選擇并安裝匹配的上、下承壓頭。
2.3、將安裝好試件的壓力室底座從輥道上送入試驗(yàn)機(jī)中心，啟動軸壓作動器，將壓力室底座托起離輥道必要的距離，啟動上承壓桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)，使上承壓桿緩慢的靠近試件，直至與試件接觸。逆以上過程降下提升油缸，將外筒5套入壓力室底座1，插入鎖緊環(huán)2，復(fù)位制動套3，壓力室裝配完成。
2.4、放松壓力室頂部放氣塞6，啟動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8，充液完成。此時還應(yīng)將增壓缸復(fù)位，以保障試驗(yàn)過程中圍壓的伺服加載。
2.5、當(dāng)試驗(yàn)有環(huán)境溫度要求時，應(yīng)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(yàn)內(nèi)容及規(guī)范要求在控制軟件界面上設(shè)置相關(guān)參數(shù)。
2.7、啟動試驗(yàn)程序，進(jìn)入試驗(yàn)直至結(jié)束。
2.8、存儲試驗(yàn)文檔，打印試驗(yàn)報告。
2.9、放松壓力室頂部放氣塞8，啟動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(yàn)：
3.1、巖石流變試驗(yàn)實(shí)際上是測定巖石在外界載荷和溫度條件下呈現(xiàn)出與時間有關(guān)的變形、流動和破壞等性質(zhì)，主要表現(xiàn)在彈性后效、蠕變、松弛、應(yīng)變率效應(yīng)、時效強(qiáng)度和流變損傷斷裂等方面。
3.2、本試驗(yàn)機(jī)可進(jìn)行單軸流變、三軸流變的有關(guān)試驗(yàn)。其試驗(yàn)類似以上相關(guān)試驗(yàn)的方法與操作，只是試驗(yàn)?zāi)康牟煌?，加載的方式有所區(qū)別。通常有保持某一恒定載荷，同時檢測試件變形，即所謂蠕變試驗(yàn)；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(yīng)力松弛試驗(yàn)。經(jīng)長時間觀察和測定試件應(yīng)力、應(yīng)變的情況及數(shù)據(jù)，從而總結(jié)出巖石流變的規(guī)律或經(jīng)驗(yàn)公式。
3.3、由于該項(xiàng)試驗(yàn)及試驗(yàn)方法尚處在研究和發(fā)展的階段，應(yīng)由主持實(shí)驗(yàn)者具體提出。但本試驗(yàn)機(jī)可滿足加載的一切要求。
4、滲流試驗(yàn)：
4.1、由于研究目的不同，試驗(yàn)方法各有差異。本試驗(yàn)機(jī)可在類似三軸試驗(yàn)的情
況下進(jìn)行巖石滲流的有關(guān)試驗(yàn)。
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(yàn)機(jī)具備滲流的全部設(shè)施。
4.3、三軸壓力室的底座有一個通道直通試件底部中心，出廠時已用螺堵密封，拆除此螺堵，換上相應(yīng)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(yīng)的接頭、膠管，可作為滲流的出口。同時應(yīng)連通流量計及出口壓力傳感器。
4.4、周圍壓力是否使用應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康挠芍鞒謱?shí)驗(yàn)者選定。

最后：我公司電液伺服巖石三軸試驗(yàn)機(jī)主要規(guī)格型號有：RE-8100SZ、RE-8200SZ、RE-8300SZ、RE-8500SZ、RE-81000SZ