隨著現代化經濟進程，基礎設施的完善，工程建筑的興盛、新型材料的應用、地質災害頻發、環境保護的倡導。三軸試驗機已經廣泛應用于巖土工程、建筑材料、地質災害研究與應用等領域。同時，巖石試驗機也成了目前研究的一個熱點，從試驗研究發展來看，巖石試驗機將會向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，特別在巖土工程領域,巖石三軸試驗機承擔著邊坡穩定、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。
巖石材料的三維動力特性試驗研究是巖石三軸試驗機應用的一個重要領域，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發、升級、生產和試驗過程中對其性能、試驗結果進行了比較，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：
1、在圍壓一定的情況下,巖石的動態抗壓強度會隨著應變率的增加而增加,呈現出線性函數或者指數函數增加形式,并且脆性減弱,塑性顯著增加;
2、在應變率一定的情況下,巖石抗壓強度會隨著圍壓的增大而增大,線性關系比較顯著;
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度會隨著圍壓的增大而增大,呈現出近似線性增加趨勢;在圍壓固定時,抗壓強度隨著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,目前在一些基本問題上,如加載應力波形、試樣尺寸要求等方面,還沒有統一的試驗規范要求,很多試驗結果只能進行定性比較,無法在統一尺度上進行定量分析。
下面闡述我公司主要生產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行單軸、三軸力學性能測試；能進行三軸常規及動態試驗，軸壓和動態圍壓相位可以任意調整；能進行單軸、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，微機閉環伺服控制。根據試驗要求，可選擇負荷力（應力），變形位移（應變）等多種方式進行控制，它們之間可以平滑無沖擊自由轉換。控制部分采用多功能閉環測控系統和數據處理軟件，實現了試驗過程中數據的高速采集，實時記錄，及時顯示，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，垂直加載作動器，動態圍壓增壓器，動態孔壓增壓器、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。當用戶有所需求時，本試驗機也可進行。
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。
1.2、接通試驗機電源，開啟數據采集儀、控制器及主控電腦，打開控制軟件界面，選擇相關試驗程序。
1.3、調整機器試驗空間：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；啟動軸壓作動器，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；啟動上承壓桿驅動機構，使上承壓桿緩慢的靠近試件，直至與試件接觸。
1.4、當進行單軸壓縮變形試驗時，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
少兩個千分表，表中心盡量對準試件的垂直中心平面，對稱放置。另在試驗機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，以便測量試件軸向和徑向的變形。當進行單軸抗壓強度試驗時，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控制軟件，填寫試驗有關參數，比如最大負載壓力，加載速率，加載循環次數，間隔持荷時間等。
1.6、啟動試驗程序，進入試驗直至結束。
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圍環境，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用的三軸壓力室內進行。
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，啟動上承壓桿驅動機構，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。此時還應將增壓缸復位，以保障試驗過程中圍壓的伺服加載。
2.5、當試驗有環境溫度要求時，應在三軸壓力室外圍安裝隔熱、保溫環境箱。
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參數。
2.7、啟動試驗程序，進入試驗直至結束。
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、巖石流變試驗實際上是測定巖石在外界載荷和溫度條件下呈現出與時間有關的變形、流動和破壞等性質，主要表現在彈性后效、蠕變、松弛、應變率效應、時效強度和流變損傷斷裂等方面。
3.2、本試驗機可進行單軸流變、三軸流變的有關試驗。其試驗類似以上相關試驗的方法與操作，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。經長時間觀察和測定試件應力、應變的情況及數據，從而總結出巖石流變的規律或經驗公式。
3.3、由于該項試驗及試驗方法尚處在研究和發展的階段，應由主持實驗者具體提出。但本試驗機可滿足加載的一切要求。
4、滲流試驗：
4.1、由于研究目的不同，試驗方法各有差異。本試驗機可在類似三軸試驗的情況下進行巖石滲流的有關試驗。
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，換上相應的接頭、膠管，可作為滲流的出口。同時應連通流量計及出口壓力傳感器。
4.4、周圍壓力是否使用應根據試驗目的由主持實驗者選定。 |
