文章編號(hào)：1000－7598(2013) 02－0600－08 巖石三軸試驗(yàn)機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 （1.北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系，北京 100042；2 長春市朝陽試驗(yàn)儀器有限公司，長春 130507； 3.中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 力學(xué)與建筑工程學(xué)院，北京 100083） 要：30多年來國內(nèi)幾乎沒有關(guān)于巖石三軸試驗(yàn)機(jī)發(fā)展?fàn)顩r的全面介紹資料。為了國內(nèi)大專院校、科研院所和生產(chǎn)廠家 能夠更好地分析、設(shè)計(jì)和制造巖石三軸試驗(yàn)機(jī)，在收集大量的參考資料，回顧試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展歷史，深入調(diào)研和分析的基礎(chǔ)上， 總結(jié)并介紹了國內(nèi)常規(guī)和真三軸兩大類巖石三軸試驗(yàn)機(jī)，同時(shí)介紹了蠕變、靜動(dòng)態(tài)、高低溫和剪切等巖石試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r。 列舉了國內(nèi)具有代表性的部分用戶使用的不同性能的巖石三軸試驗(yàn)機(jī)及其參數(shù)。指出今后的巖石試驗(yàn)機(jī)將會(huì)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。相關(guān)內(nèi)容既可以為研制巖石三軸試驗(yàn)機(jī)提供參考， 也可以為用戶選購試驗(yàn)機(jī)提供幫助。 詞：三軸試驗(yàn)機(jī)；巖石力學(xué)；發(fā)展趨勢；現(xiàn)狀中圖分類號(hào)：TU 45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A Current situation developmenttrends rocktriaxial testing machines NIU Xue-chao ZHANGQing-xi YUEZhong-wen ArchitectureEngineering, Beijing Polytechnic College, Beijing 100042, Chi ChangchunRising Sun Testing Instrument Co., Ltd., Changchun 130507, China; GeotechnicalEngineering, China University Technology,Beijing 100083, Chi littledomestic comprehensive information triaxialtest machine morethan 30 years. dobetter analysis, design rocktriaxial test machine domesticuniversities, research institutes domesticconventional truetriaxial test machines reference,reviewing testmachine development doingthorough investigation rocktest machine developments creep,static dynamic,high-low temperature introduced.Different performances triaxial test machines fewrepresentative domestic users futuredevelopment trends rocktest machine which CTscanning, triaxial shear seepage, triaxial simulation test systems in-situtrue triaxial test system pointedout. resultscan provide triaxialtest machine offerhelp userswho newtest machine. Key words: triaxial test machine; rock mechanics; development trend; current situation 設(shè)的快速發(fā)展，遇到的工程地質(zhì)條件越來越復(fù)雜， 隧道向大斷面方向發(fā)展，礦井巷道向千米以上深部 發(fā)展。工程塌方、突水和沖擊地壓等地質(zhì)災(zāi)害越來 越多，廣大巖土工程工作者遇到了前所未有的挑戰(zhàn)， 迫切需要對巖石的力學(xué)和工程性質(zhì)進(jìn)行深入地研 究。三軸試驗(yàn)機(jī)是研究巖石力學(xué)性質(zhì)的重要工具， 科研院所和大專院校的實(shí)驗(yàn)室逐漸添置或改造了原 有的三軸試驗(yàn)機(jī)。近 30 年來，我國巖石試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì) 世界上第一臺(tái)真正意義的試驗(yàn)機(jī)發(fā)展至今已經(jīng)接近 300 年了，現(xiàn)代試驗(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。特 別在巖土工程領(lǐng)域，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。近年來，由于我國工程建 收稿日期：2011-11-26 基金項(xiàng)目：北京市科技創(chuàng)新平臺(tái)項(xiàng)目（No. PXM2008_014225_055710）；國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（No. 51134025）。 第一作者簡介： 牛學(xué)超，男，1964 年生，博士，教授，主要從事井巷穩(wěn)定性和工程爆破方面的教學(xué)和研究工作。E-mail： 面的系統(tǒng)資料介紹。在其設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中，往往 遇到功能不好界定，參數(shù)不易選取等問題。為此， 筆者結(jié)合自己在三軸試驗(yàn)機(jī)研制和設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)， 并參考了大量的資料，調(diào)查了主要三軸試驗(yàn)機(jī)生產(chǎn) 廠家，完成此文，以便為巖石三軸試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)和 選購提供參考。文中不但介紹了國內(nèi)三軸試驗(yàn)機(jī)的 主要種類、功能和參數(shù)，還介紹了試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展歷 史，以便讀者對三軸試驗(yàn)機(jī)在科研和工程中的應(yīng)用 加以全面了解。 入使用。 在試驗(yàn)中，人們逐步發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)機(jī)的剛度對試驗(yàn) 結(jié)果具有重要影響，因而采用不同的方法提高試驗(yàn) 機(jī)的剛度以獲得材料的全應(yīng)力-應(yīng)變曲線 Speath在對鑄鐵做壓力試驗(yàn)時(shí)曾懷疑試驗(yàn)機(jī)的剛度 小于鑄鐵的剛度而引起試驗(yàn)的失線 Maldari測到混凝土強(qiáng)度極限以后的讀數(shù)，當(dāng)時(shí) 沒有引起人們的重視。1943 Whitney第一次明 確提出并解釋了試驗(yàn)機(jī)剛度對試件破壞有影響。 1949 McHerry在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)機(jī) 剛度的重要性并強(qiáng)調(diào)要控制試件的破壞過程就必須 提高試驗(yàn)機(jī)的剛度。1962 Barnard研制 了一種剛性機(jī)架、油缸面積大、且高度低的試驗(yàn)機(jī)， 該機(jī)能產(chǎn)生一個(gè)與載荷無關(guān)的恒應(yīng)變率，從而為測 得材料的完整應(yīng)力-應(yīng)變曲線 Blanks第一次測得混凝土的荷載-位移全過程曲線 Hinde研制了一種通過兩個(gè)壓力油缸相連接 的雙動(dòng)式作動(dòng)筒剛性補(bǔ)償器，以此來增大液壓試驗(yàn) 機(jī)的有效剛性。1965 年，南非的 Cook 通過在普通 材料試驗(yàn)機(jī)上增加一截鋼管，對鋼管和試件同時(shí)加 載而有效地減輕了試件破壞的突變程度，深入研究 了試驗(yàn)機(jī)剛度對巖石強(qiáng)度的影響。1966 年，Cook Hojem通過先對試件預(yù)加載，爾后利用試驗(yàn)機(jī)架 柱熱膨脹收縮的方法第一次得到大理巖完整的全 應(yīng)力-應(yīng)變曲線 Chap-Man通過 并聯(lián)在十字頭下面的壓縮鋼塊而增大了 萬能試驗(yàn)機(jī)的有效剛性。1970 Fairharst采用手工伺服控制剛性試驗(yàn)機(jī)測得了多種巖石的應(yīng) 力-應(yīng)變曲線 年代初期研制成功電液伺服試驗(yàn)機(jī)。 液壓伺服是剛性試驗(yàn)機(jī)的一種控制方式，它是利用 脈沖反饋原理驅(qū)動(dòng)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的自動(dòng)控制技術(shù)。在伺 服控制剛性試驗(yàn)機(jī)中，壓頭的位移和位移速率、荷 載和加荷速率等都能靠反饋來完成。由于電液伺服 試驗(yàn)機(jī)能夠繪制巖石試件的峰后應(yīng)力-應(yīng)變曲線，所 以在巖土工程研究和應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮了更重要的作 用，并促進(jìn)了巖土力學(xué)的發(fā)展。 目前國際上以 MTS 公司、Instron 公司和島津 公司等生產(chǎn)的電液伺服三軸試驗(yàn)機(jī)較為著名 外德國申克公司生產(chǎn)MEW 系列試驗(yàn)機(jī)，日本圓井 制作所、日本谷騰株式會(huì)社、日本千曲株式會(huì)社和 英國鐘樓公司等也生產(chǎn)巖石試驗(yàn)機(jī)。 2.2 國內(nèi)試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展 我國早期的三軸試驗(yàn)機(jī)主 要有長江－500 試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展簡史從開始的杠桿加載和手工操作，到目前的液壓 加載和計(jì)算機(jī)控制，試驗(yàn)機(jī)的功能越來越多，性能 越來越好。在試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展過程中有兩大進(jìn)步，一 是剛性試驗(yàn)機(jī)的應(yīng)用；二是反饋伺服系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 國外試驗(yàn)機(jī)發(fā)展較早，技術(shù)較為先進(jìn)。20世紀(jì) 50 年代，我國的試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)才剛剛起步，整個(gè) 20 世紀(jì)無論從功能上或是性能參數(shù)上與國際上的 差距都較大 。進(jìn)入21 世紀(jì)，我國的試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)和 生產(chǎn)水平逐步提高，與國際知名廠家相比差距越來 越小。 2.1 國外試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展 國外材料試驗(yàn)與試驗(yàn)機(jī)研 制可以追溯到 16 紀(jì)，從簡單的籃子盛有重物加載到杠桿系統(tǒng)加載再到液壓加載，經(jīng)歷了近 個(gè)世紀(jì)。20世紀(jì) 30 年代 60年代，人們在為增加壓力機(jī)的剛度而努力，直 到出現(xiàn)了液壓伺服技術(shù)，并結(jié)合提高試驗(yàn)機(jī)的剛度 才形成了可以繪制材料全應(yīng)力-應(yīng)變曲線較為成熟 的技術(shù)。下面就結(jié)合相關(guān)資料介紹材料試驗(yàn)和試驗(yàn) 機(jī)的發(fā)展歷程 [3－6] 比較早的關(guān)于材料試驗(yàn)記錄是1500 年后 Vinci 成的金屬絲拉伸試驗(yàn)，他試驗(yàn)了多種金屬絲的強(qiáng)度。1638 Galileo報(bào)導(dǎo)了材料的直接拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)、 固體以及空心梁的彎曲實(shí)驗(yàn)。1740 Mariotte完成 了木材、紙和金屬的拉伸強(qiáng)度以及嵌入梁和簡支梁 的強(qiáng)度試驗(yàn)研究。1678 Hooke報(bào)導(dǎo)了他所完成 的金屬絲彈性和彈簧伸長實(shí)驗(yàn)。1729 Musschenbroeck制造了第一臺(tái)試驗(yàn)機(jī)，它是依 靠一套簡單的杠桿式裝置進(jìn)行加載。大約 1770 Gauthey研究巴黎圣 吉納維夫教堂的支柱時(shí)，設(shè)計(jì) 了一臺(tái)也是由杠桿系統(tǒng)加載的試驗(yàn)機(jī)，并且第一次 完成了邊長為 cm立方體巖石的力學(xué)試驗(yàn)。1865 Kiiryaldy在倫敦索斯沃克大街開設(shè)第一個(gè)工業(yè) 用試驗(yàn)室，其中安裝有一臺(tái) 000000 磅的試驗(yàn)機(jī)， 三軸試驗(yàn)機(jī) 。長江－500型巖石三軸應(yīng)力試驗(yàn)機(jī) 生產(chǎn)于 20 個(gè)世紀(jì) 50 年代，由長江流域規(guī)劃辦公室 與長春試驗(yàn)機(jī)廠聯(lián)合設(shè)計(jì)，是我國比較早的巖石三軸 試驗(yàn)機(jī)之一，其技術(shù)指標(biāo)和各項(xiàng)參數(shù)的測量和記錄 裝置與國外設(shè)備相比較為落后。長江－500 型巖石 三軸應(yīng)力試驗(yàn)機(jī)在常溫下工作，軸向力和圍壓均采 用擺錘式測力機(jī)構(gòu)，依靠手動(dòng)調(diào)節(jié)流量實(shí)現(xiàn)對軸向 力和圍壓的施加。該機(jī)主要技術(shù)參數(shù)為，最大軸向 000kN，側(cè)向壓力為 150 MPa；適用試件尺寸 （直徑高）為 90 mm 200mm，主體外形尺寸 460mm 800mm 485mm。國 家地震局地質(zhì)研究所設(shè)計(jì)的三軸試驗(yàn)機(jī)圍壓可達(dá) 000MPa ，設(shè)計(jì)溫度指標(biāo)為 300 ～400 ，最大 試樣尺寸為 40 mm96 mm。 剛性試驗(yàn)機(jī)代表著 試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的水平， 然而 20 世紀(jì) 80 年代之前我國實(shí)驗(yàn)室裝備的剛性試 驗(yàn)機(jī)主要依靠外國進(jìn)口，根據(jù)林天健在《剛性試驗(yàn) 機(jī)》一文中的介紹 ，當(dāng)時(shí)只有少數(shù)科研單位實(shí)驗(yàn)室裝備有剛性試驗(yàn)機(jī)，液壓伺服試驗(yàn)機(jī)更是極少。 80 年代以后，隨著我國改革開放的發(fā)展，多家單位 進(jìn)口國際上先進(jìn)的巖石三軸試驗(yàn)機(jī)，如水利部黃河 水利委員會(huì)水科所裝備了由日本谷騰株式會(huì)社生產(chǎn) 000kN、圍壓 20 MPa 中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所與北京水科院比較早從美國引進(jìn)了 MTS815 型巖石試驗(yàn)系統(tǒng)，該控制系 統(tǒng)采用模擬控制技術(shù)，當(dāng)時(shí)國內(nèi)將其稱之為剛性試 驗(yàn)機(jī)，技術(shù)參數(shù)：軸壓為 500kN、圍壓為 140 MPa。 1986 年長沙礦山研究院從美國引進(jìn)的 MTS815 ；成都理工大學(xué)“地質(zhì)災(zāi)害防治與工程地質(zhì)環(huán)境保護(hù)”國家 專業(yè)實(shí)驗(yàn)室 1994 年利用世界銀行教育貸款購買的 MTS815 型單軸程控伺服巖石試驗(yàn)機(jī)。長江科學(xué)院 利用水利部巖石力學(xué)與工程重點(diǎn)試驗(yàn)室建設(shè)專項(xiàng)資 2007年購置了 MTS815.04 型巖石三軸試驗(yàn)機(jī)， 該機(jī)為專門用于巖石及混凝土試驗(yàn)的多功能電液伺 服控制的剛性試驗(yàn)機(jī)，具備軸壓、圍壓和孔隙水壓 套獨(dú)立的閉環(huán)伺服控制功能，屬當(dāng)前先進(jìn)的室內(nèi)巖石力學(xué)試驗(yàn)設(shè)備之一 [10] 。另外，中國礦業(yè)大學(xué)、 西安科技大學(xué)、四川大學(xué)、山東科技大學(xué)、重慶大 學(xué)等也先后引進(jìn)了 MTS 巖石試驗(yàn)機(jī)。中國礦業(yè)大 學(xué)（北京）巖石混凝土破壞力學(xué)實(shí)驗(yàn)室和日本島津 公司合作研制的 EHF-UG500 kN 型全數(shù)字液壓伺服 三軸試驗(yàn)系統(tǒng)。這些進(jìn)口機(jī)器有些本身具備多種試 驗(yàn)功能；有些經(jīng)過升級改造，使其具備了全數(shù)字化 射和高低溫試驗(yàn)等功能。 20 世紀(jì) 80 年代初、中期，我國開始加大巖石 試驗(yàn)儀器的研制。當(dāng)時(shí)的長春試驗(yàn)機(jī)廠與武漢水電 學(xué)院聯(lián)合研制的 RYS-7 巖石三軸流變儀裝備在武漢 水電學(xué)院實(shí)驗(yàn)室，該儀器軸向力為 100 kN、圍壓為 30 MPa。由中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所和長 春試驗(yàn)機(jī)研究所協(xié)作研制的用于高溫高壓巖石力學(xué) 性質(zhì)研究的高溫高壓三軸試驗(yàn)機(jī)是當(dāng)時(shí)具有代表性 的三軸試驗(yàn)機(jī) 。該試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)控制試驗(yàn)過程并實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果的處理。軸向加載系統(tǒng)采用 電-液伺服控制系統(tǒng)，高壓容器采用安全可靠的纏繞 結(jié)構(gòu)。最高溫度達(dá) GPa，可進(jìn)行巖石在高溫、高壓下的應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€試驗(yàn)及 蠕變、松弛等項(xiàng)目測試。 在真三軸試驗(yàn)機(jī)和三維地質(zhì)模型研制方面， 1984 年顧金才研制成功 PYD-50 三向加載地質(zhì)力學(xué)模 型試驗(yàn)裝置，后來經(jīng)過多次改進(jìn)其功能不斷完善 [11] 曾經(jīng)為龍灘水電站地下廠房和黃河小浪底水利樞紐工程地下廠房完成地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)。1989 年中國 科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所許東俊主持研制了 RT3 型巖石高壓線 年中國科學(xué) 院武漢巖土力學(xué)研究所白世偉科研團(tuán)隊(duì)研制成功大型 巖土工程模型試驗(yàn)機(jī)，可進(jìn)行地下工程三維試驗(yàn)及軟 巖試件力學(xué)特性試驗(yàn)。三維模型尺寸：可達(dá) 800 mm 800mm 800mm；平面模型可達(dá) 000mm 000mm 300mm 800mm 800mm 200mm； 000kN [13] 國礦業(yè)大學(xué)（北京校區(qū)）巖土工程研究所裝備有真三軸軟巖非線性力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三向荷 載獨(dú)立控制，最大壓力為 450 kN，最大拉力為 75 kN， 試件規(guī)格為 100 mm 100mm 100mm、150 mm 150mm 150mm 450mm 150mm 150mm [14] 山東大學(xué)朱維申研究團(tuán)隊(duì)研制了規(guī)格為2.5 的三維地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)組合式臺(tái)架和4.5 的三維鋼結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)臺(tái)架等。中國礦業(yè)大學(xué)劉長武研制了規(guī)格為 2.6 三維采礦物理模擬試驗(yàn)裝置。另外武漢大學(xué)、清華大學(xué)、西南交通大學(xué)等科研院所也裝備了三軸 力學(xué)模型試驗(yàn)裝置。 在動(dòng)三軸試驗(yàn)機(jī)研制方面，1987 年中國科學(xué)院 武漢巖土力學(xué)研究所研制的 RDT-10000 型高壓巖石 動(dòng)力三軸儀是我國比較早自行研制，也是目前最大噸 位具有沖擊加載性能的大噸位巖石動(dòng)三軸試驗(yàn)機(jī)， 000MPa ，軸向最大荷載達(dá) 2.2 MN（軸壓 000MPa ），快速加載只需 ms就可以 使荷載由 上升至峰值，應(yīng)變速率達(dá)10 -1，因而 具有沖擊加載性能。試件的尺寸有 20 mm 40mm 30mm60 mm 兩種類型。曾完成秦山核電站基 巖單軸快速加載和乍浦核電站的碎屑凝灰?guī)r試件高 圍壓下（8 000 MPa）的動(dòng)軸壓三軸試驗(yàn)等多個(gè)試驗(yàn) 項(xiàng)目。目前，動(dòng)態(tài)控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用到了巖石三 軸試驗(yàn)儀器上，既可以實(shí)現(xiàn)單軸動(dòng)態(tài)控制，也可以 實(shí)現(xiàn)軸向力與圍壓的同步、異步動(dòng)態(tài)控制，動(dòng)態(tài)頻 率一般在 50 Hz 左右。 在具有滲透功能的試驗(yàn)機(jī) 研制方面，由于能源 儲(chǔ)備、環(huán)境污染預(yù)防及工程災(zāi)害治理的需要，我國研 制出多臺(tái)帶有低滲透試驗(yàn)功能的巖石三軸試驗(yàn)機(jī)。 成都理工大學(xué)研制了巖石高壓滲透試驗(yàn)裝置，其圍 壓和滲透壓可達(dá) 30 MPa ，軸向荷載可達(dá) 000kN， 試樣直徑分別為 50、100、150、200、300 mm，并 且可對相應(yīng)規(guī)格下的方柱體試樣進(jìn)行滲透性測試 [16] 重慶大學(xué)研制了含瓦斯煤熱流固耦合三軸伺服滲流裝置，其最大軸壓為 100 MPa ，最大圍壓為 10 MPa， 最高加熱穩(wěn)定溫度為 100，最大瓦斯壓力為 MPa，試件尺寸為50 mm100 mm [17－18] 。中國礦 業(yè)大學(xué)在 MTS815.02 型巖石伺服試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ) 上改進(jìn)了滲透試驗(yàn)系統(tǒng)，其軸壓為 700kN，圍壓 50MPa，系統(tǒng)孔隙水壓可達(dá) 50 MPa [19] 。中國石 油勘探開發(fā)研究院滲流流體力學(xué)研究所從美國 TerracTek 公司引進(jìn)的高溫高壓巖石三軸試驗(yàn)儀 [20] 全部采用電液伺服控制，能同時(shí)進(jìn)行聲學(xué)、滲透性、強(qiáng)度試驗(yàn)。太原理工大學(xué)采礦研究所自行研制 MDS-200型（大巖樣）三軸滲透實(shí)驗(yàn)臺(tái)，可對 100 mm 100mm 200mm 的長方體裂隙巖塊進(jìn)行 滲透性測試 [21] 國內(nèi)自行研制的TAW-2000 微機(jī)控制巖石三軸 試驗(yàn)機(jī)和 RL-200 型巖石流變儀分別于 2007 2009年出口南非共和國，裝備于 Rocklab 實(shí)驗(yàn)室。 表明了我國巖石三軸試驗(yàn)機(jī)的制造技術(shù)已經(jīng)步入了 成熟穩(wěn)定階段并得到國際上的認(rèn)可。 國內(nèi)巖石三軸試驗(yàn)機(jī)的現(xiàn)狀3.1 巖石三軸試驗(yàn)機(jī)分類 目前，國內(nèi)生產(chǎn)的巖石 三軸試驗(yàn)機(jī)主要分為常 規(guī)三軸試驗(yàn)機(jī)和真三軸試驗(yàn)機(jī)兩大類。根據(jù)不同研 究目的，在此基礎(chǔ)上又派生出了具有蠕變、靜動(dòng)態(tài)、 高低溫、滲透等功能的三軸試驗(yàn)機(jī)或附有剪切功能 （1）常規(guī)三軸試驗(yàn)機(jī)：常規(guī)三軸試驗(yàn)機(jī)（又稱 圍壓三軸試驗(yàn)機(jī)，俗稱假三軸試驗(yàn)機(jī)），是巖石三軸 試驗(yàn)機(jī)的基本類型，其側(cè)向應(yīng)力（ 壓，由一套系統(tǒng)通過柔性介質(zhì)施加?；竟δ苡休S向應(yīng)力 ）施加系統(tǒng)、孔隙水施加系統(tǒng)等，可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)力、應(yīng)變、位 移不同路徑控制及其速率控制，可以繪制應(yīng)力-應(yīng)變 全曲線）真三軸試驗(yàn)機(jī)：在某些場合下，常規(guī)三軸 試驗(yàn)機(jī)無法滿足工程和科研的需要，為了較真實(shí)地 模擬地下圍巖的受力或破壞狀態(tài)，真三軸試驗(yàn)機(jī)起 到了不可替代的作用。真三軸試驗(yàn)機(jī)基本功能有軸 向應(yīng)力 施加系統(tǒng)、孔隙水施加系統(tǒng)等?？梢詫?shí)現(xiàn)應(yīng)力、應(yīng)變、位 移不同路徑控制及其速率控制，繪制應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)?線，并具有三向三面至三向六面對應(yīng)力 是由兩套獨(dú)立系統(tǒng)通過剛性或柔性介質(zhì)分別施加，這是與常規(guī)三軸試驗(yàn)機(jī)的本質(zhì)區(qū)別。 （3）巖石三軸蠕變試驗(yàn)機(jī)：在常規(guī)三軸試驗(yàn)機(jī) 和真三軸試驗(yàn)機(jī)上增加了蠕變裝置，不僅可以實(shí)現(xiàn) 原有功能，還可以實(shí)現(xiàn)巖石的長時(shí)蠕變試驗(yàn)。 （4）靜動(dòng)三軸試驗(yàn)機(jī)：靜動(dòng)三軸試驗(yàn)機(jī)可以實(shí) 現(xiàn)軸向應(yīng)力、側(cè)向應(yīng)力（或圍壓）、孔隙水的靜態(tài)或 動(dòng)態(tài)施加，具有幅頻和波形控制功能。 （5）高低溫三軸試驗(yàn)機(jī)：在常規(guī)三軸試驗(yàn)機(jī)和 真三軸試驗(yàn)機(jī)上增加溫度環(huán)境裝置，可以模擬樣品 在地下高溫或低溫環(huán)境中的受力變形和破壞特征。 （6）CT 三軸試驗(yàn)機(jī)：CT 三軸試驗(yàn)機(jī)可以實(shí)現(xiàn) 軸向力、圍壓施加，還具有幅頻控制功能。對于常 規(guī)三軸試驗(yàn)機(jī)和真三軸試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)過程中只能獲 得試樣的外部受力和變形情況，而不能獲取樣品內(nèi) 部結(jié)構(gòu)的變化情況。CT 三軸試驗(yàn)機(jī)通過試驗(yàn)過程 中對試件的實(shí)時(shí)掃描，詳細(xì)記錄樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變 化情況，它是巖石三軸試驗(yàn)機(jī)發(fā)展的一大突破。 （7）滲透三軸試驗(yàn)機(jī)：在三軸試驗(yàn)機(jī)力學(xué)試驗(yàn) 系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加試件的滲透試驗(yàn)功能的試驗(yàn)機(jī)。滲 透系統(tǒng)與軸壓系統(tǒng)及圍壓系統(tǒng)相互獨(dú)立，實(shí)現(xiàn)試件 整個(gè)變形破壞過程中滲透量的變化測量，可以研究 單軸、一定圍壓、卸荷過程中試件應(yīng)力與流體滲透 的耦合變化特征。 （8）復(fù)合試驗(yàn)機(jī)：在常規(guī)三軸試驗(yàn)機(jī)和真三軸 試驗(yàn)機(jī)上同時(shí)增加了蠕變、剪切、高低溫環(huán)境等裝 通過對相關(guān)回路和控制通道的切換組合，即可進(jìn)行 所需功能的試驗(yàn)。復(fù)合試驗(yàn)機(jī)裝置多，占地面積大， 操作較為繁瑣。 （9）現(xiàn)場（原位）真三軸試驗(yàn)系統(tǒng)：現(xiàn)場（原 位）真三軸試驗(yàn)系統(tǒng)可以施加軸向應(yīng)力 還應(yīng)具有長時(shí)蠕變功能。通過現(xiàn)場制作原位樣品，加裝真三軸試驗(yàn)裝置，實(shí)現(xiàn)原位樣品的線 巖石三軸試驗(yàn)機(jī)一般性能參數(shù) 當(dāng)前，我國巖 石三軸試驗(yàn)機(jī)的制造技術(shù)日臻成 熟，特別是全數(shù)字（液-電、機(jī)-電）伺服反饋技術(shù) 的熟練應(yīng)用及采用國外如德國 Doli 公司 EDC 全數(shù) 字測控器、美國 MOOG 伺服閥、日本 Panasonic 服電機(jī)、日本NACHI 靜音油泵等關(guān)鍵元器件之后， 使巖石三軸試驗(yàn)機(jī)在功能、性能、穩(wěn)定性等方面都 得到了顯著改善，并可以根據(jù)不同需要進(jìn)行針對性 地研制，已具有批量、規(guī)?；a(chǎn)的能力。目前國 內(nèi)巖石試驗(yàn)機(jī)具有的試驗(yàn)功能一般有：三軸試驗(yàn)、 剪切試驗(yàn)、蠕變試驗(yàn)、高溫試驗(yàn)、低溫試驗(yàn)、耦合 試驗(yàn)、差應(yīng)變試驗(yàn)和滲流試驗(yàn)等；常用的控制方式 有：應(yīng)力控制、應(yīng)變控制、位移控制、速率控制、 壓力/流量控制、幅頻控制和波形控制等；檢測手段 有：聲發(fā)射、超聲波和 CT 掃描等。國內(nèi)巖石試驗(yàn) 國產(chǎn)巖石三軸試驗(yàn)機(jī)一般性能參數(shù)Table commonperformance parameters rocktriaxial testing machines ChineseMai nland 軸向力 孔隙壓力高溫 低溫 蠕變時(shí)間 剛度 (GN/M)500～10 000 100 100 200 -50

　　180 5～10 我國研制的具有高、低溫試驗(yàn)功能的巖石三軸 試驗(yàn)機(jī)，其溫度控制范圍一般在 40～+180，個(gè)別控制在 50～+200范圍內(nèi)。對于高低溫三軸試驗(yàn)機(jī)，合理選擇圍壓介質(zhì)極為重要。根據(jù)使用需要 和國內(nèi)油料市場的供給情況，通常選擇二甲基硅油 作為圍壓介質(zhì)。這種介質(zhì)可在 50～+180溫度范圍內(nèi)長期使用，在隔絕空氣或在惰性氣體中長期 使用溫度可達(dá)+200。二甲基硅油的型號(hào)很多，通 常選用的型號(hào)為 201－100。 近年來，國內(nèi)部分大專院校、科研院所根據(jù)各 自的研究需要設(shè)計(jì)研制了不同性能參數(shù)的巖石三軸 試驗(yàn)機(jī)，總體發(fā)展趨勢是功能逐漸增多，控制精度 越來越高。其發(fā)展是用戶和廠家共同研究的成果， 部分具有代表性的巖石三軸試驗(yàn)機(jī)及其裝備的實(shí)驗(yàn) 室如表 國內(nèi)部分不同類型巖石試驗(yàn)機(jī)及參數(shù)Table rocktriaxial testing machines correspondingperformance parameters ChineseMainl 類別主要參數(shù) 使用單位 軸向力 000kN；圍壓2=3：100 MPa；孔隙水壓力：60 MPa；剛度：10 GN/M；試樣規(guī)格： 100mm(200～250) mm、 75 mm(150～200) mm、 54 mm(108～135) mm、 50 mm(100～ 125) mm、 25 mm(50～62.5) mm 軸向力 Fz：3 000 kN；水平力 Fx：2 000 kN、水平力 Fy：2 000 kN；最大試樣：300 mm300 mm300 mm 軸向力 000kN；圍壓2=3：70 MPa；蠕變時(shí)間：1 000 h；剛度：5 GN/M；試樣規(guī)格： 100mm 200 mm、 50 mm100mm 軸向力 MPa；頻率：0～10Hz；力變化幅度：0～1 000 kN；變形幅度： 0～0.5 mm；試樣規(guī)格： 100 mm2 50mm100 mm 軸向力 000kN；圍壓2=3：100 MPa；孔隙水壓力：60 MPa；溫度范圍：-50～200；剛度： 10 GN/ M；試樣規(guī)格： 100 mm(200～250) mm、 75 mm(150～200) mm、 54 mm(108～135) mm、 50mm(100～125) mm、 25 mm(50～62.5) mm 軸向力 F：300 kN；圍壓2=3：15 MPa；頻率：10 Hz；試樣規(guī)格： 150 mm300 mm、100 mm 200 mm、 50 mm100 mm 軸向力 500/1000 MPa；剪切力：1000 kN；蠕變時(shí)間：

集料加速磨光試驗(yàn)機(jī)操作使用方法適用于室內(nèi)模擬汽車輪胎對公路路面的磨光作用，通過對路面所用骨料進(jìn)行加速磨光，借以測得骨料的磨光值，以評價(jià)骨料的抗磨光性能,從而為選用合適的面層骨料鋪筑不同摩檫系數(shù)要求的路段以及為合理開發(fā)利用石料資源提供科學(xué)依據(jù)，為縮短防滑路面的研究周期創(chuàng)造條件，為研制人造骨料提供技術(shù)參考。

 

使用前準(zhǔn)備；

1、機(jī)體應(yīng)安裝于牢固、平穩(wěn)的水泥混凝土基礎(chǔ)上，用底腳螺栓固定。安裝后應(yīng)先用普通水平儀校正水平位置，然后旋緊螺母。

　　2、安裝后將試件安裝在道路輪上，接通380V電源，按下機(jī)體電路面板上電源開關(guān)，再按啟動(dòng)按鈕，轉(zhuǎn)動(dòng)荷載調(diào)整手輪，使橡膠輪緩緩壓向道路輪，檢查道路輪運(yùn)轉(zhuǎn)情況是否正常。

　　3、調(diào)節(jié)粗、細(xì)砂調(diào)速旋鈕，檢查進(jìn)料、上料是否轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，有無異常響動(dòng)。然后分別把粗、細(xì)砂裝入料斗,用調(diào)速旋紐確定粗、細(xì)砂的溜砂量，調(diào)整好后就可確定該位置，下次試驗(yàn)無須再次調(diào)整。檢查結(jié)束按下面板停止按鈕。

 

使用方法；

1、加速磨光機(jī)操試驗(yàn)前準(zhǔn)備

a、實(shí)驗(yàn)前應(yīng)按JTJ058-94附錄A對擺式儀進(jìn)行檢查標(biāo)定（詳見擺式儀操作規(guī)程）。

b、將試模拼裝并涂上肥皂水（或脫模劑）后烘干。

c、將庥料過篩，取10—15mm的顆粒料用水洗凈后置于溫度為110±5°C的烘箱中烘干。

d、將砂置烘箱中烘干。

e、配填入料：將固化劑與環(huán)氧樹脂按質(zhì)量比例1:4—1:5拌和均勻， 然后再將此項(xiàng)此粘結(jié)劑與干砂按質(zhì)量比1:4—1:4.5拌和均勻后即成填料。一般一個(gè)粒料試模中填料量約為環(huán)氧樹脂9.6g，固化劑2.4ml及干砂48g。

2、加速磨光機(jī)試件制備

a、排料：將備好的集料顆粒排列于試模中，并盡量排列緊密。需要時(shí)小料徑的石料也可以進(jìn)行磨光試驗(yàn)，但粒徑應(yīng)大于5mm。 

b、吹砂：用小勺將干砂填入以排妥的粒料間隙中，并用洗耳球先輕輕吹動(dòng)干砂，使之填充密實(shí)。然后再吹去多余的砂，使砂與試模中臺(tái)階齊平。將試模與干砂一起置于溫度為40°C的烘箱中預(yù)熱。

c、制作：取出烘箱中吹好砂的試模，將環(huán)氧樹脂填入試模中，并盡量使之填充密實(shí)，然后，用油灰刀刮時(shí)多余的填料，并使之與試模口齊平。

 

技術(shù)保障

1. 本公司提供專業(yè)的售前、售中及售后服務(wù)；有專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)為客戶提供設(shè)備的安裝調(diào)試工作，調(diào)試完畢后并負(fù)責(zé)對使用方法操作、維修人員和相關(guān)實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行操作培訓(xùn)、維修保養(yǎng)。
2. 自集料加速磨光試驗(yàn)機(jī)操作使用方法經(jīng)過驗(yàn)收合格之日起本公司提供（非人為）免費(fèi)保修服務(wù)，保修一年，軟件終身免費(fèi)升級，免費(fèi)提供相關(guān)操作標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)指導(dǎo)。
3. 保修期內(nèi)，如由于火災(zāi)、水災(zāi)、地震、磁場串入等不可抗拒原因及使用方法人為破壞因素造成的損壞，本公司負(fù)責(zé)免費(fèi)維修，設(shè)備材料成本費(fèi)用由用戶承擔(dān)。保修期外收取一定的差旅費(fèi)及配件成本費(fèi)用。

車轍試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)介紹

    車轍試驗(yàn)機(jī)為落地式結(jié)構(gòu)，采用PC機(jī)控制技術(shù)，測試過程自動(dòng)控溫、自動(dòng)計(jì)時(shí)、實(shí)時(shí)顯示車轍的位移量，并自動(dòng)記錄位移曲線，打印報(bào)表。

 

    試驗(yàn)時(shí)同時(shí)顯示時(shí)間與位移、時(shí)間與溫度變化曲線，為研究瀝青混合料車轍特性的科研單位提供實(shí)踐依據(jù)。

    主要技術(shù)參數(shù)及指標(biāo)

    1、碾輪的碾壓速度：    42±1次/分（單程）；

    2、試驗(yàn)小車運(yùn)動(dòng)距離：  230±10mm；

    3、碾輪的橡膠硬度：    78±2（60℃）；

    4、碾輪與試模接觸壓強(qiáng)：0.7±0.05Mpa ；

    5、試模尺寸：          300×300×50（mm）；

    6、位移的測量范圍：    0～130mm ；

    7、位移的測量精度：    小于0.01mm ；

    8、車轍的試驗(yàn)時(shí)間：    45～240min；

    9、溫度控制：          室溫～80℃（可任意設(shè)定），控制精度±0.3℃；

    10、工作電源：         380V±5%、50Hz，整機(jī)功耗不大于3KVA。

    車轍試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)規(guī)程

    1.打開車車轍試驗(yàn)機(jī)應(yīng)用程序，打開“控制顯示面板”和“試驗(yàn)曲線”窗口；

    2.開電控箱電源開關(guān)、選擇“通訊端口”按鍵，這時(shí)系統(tǒng)操作界面上的通訊指示燈會(huì)閃爍，表示通訊已經(jīng)鏈接。

    3.觀察溫度顯示值是否正常。

    4.接通動(dòng)力電源。

    5.工作標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定(必須要確認(rèn))：在“工作標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置”的菜單下，設(shè)定關(guān)于試驗(yàn)的一系列信息如下：

    行標(biāo)試驗(yàn)或非行標(biāo)試驗(yàn)非行標(biāo)試驗(yàn)選擇：

    選擇行標(biāo)試驗(yàn)行標(biāo)試驗(yàn)時(shí)：

    試驗(yàn)溫度自動(dòng)設(shè)定為60℃，試驗(yàn)

    A.行標(biāo)試驗(yàn)非行標(biāo)試驗(yàn)行標(biāo)試驗(yàn)時(shí)間自動(dòng)設(shè)定為60min。

    B.錄入其它試驗(yàn)相關(guān)的信息。

    6.在控制顯示面板上按下“溫控”按鍵。

    7.自動(dòng)車轍檢測試驗(yàn)開始(注：應(yīng)在試驗(yàn)溫度穩(wěn)定后)應(yīng)在試驗(yàn)溫度穩(wěn)定后)：

    A.打開氣動(dòng)開關(guān)，試驗(yàn)?zāi)z輪自動(dòng)升起，取出試驗(yàn)輪支撐架。

    B.裝入試模，調(diào)節(jié)鎖緊器將試模鎖緊。

    C.關(guān)閉氣動(dòng)開關(guān)，試驗(yàn)?zāi)z輪自動(dòng)落下。

    D.調(diào)節(jié)位移傳感器的上下位置，位移傳感器數(shù)值顯示應(yīng)在1mm~4mm的范圍內(nèi)。

    E.關(guān)閉恒溫箱門。

    F.在控制顯示面板上單擊“試驗(yàn)開始”按鍵(注：應(yīng)在試驗(yàn)溫度重新穩(wěn)定后在執(zhí)行此(步驟)。步驟)

    G.試驗(yàn)自動(dòng)結(jié)束后應(yīng)將試驗(yàn)結(jié)果另存另存于指定的文件夾內(nèi)(試驗(yàn)報(bào)告可隨時(shí)打印輸另存(。出)

    H.試驗(yàn)結(jié)束后打開氣動(dòng)開關(guān)，試驗(yàn)?zāi)z輪自動(dòng)升起，取出試驗(yàn)試模。

    I.將位移傳感器安裝位置盡量向上調(diào)整(防止下次做較厚試模試驗(yàn)時(shí)將位移探測器頂(。壞)

    J.將試模反扣放置在試輪下部，關(guān)閉氣動(dòng)開關(guān)，試驗(yàn)?zāi)z輪自動(dòng)落下。

    8.關(guān)斷電控箱的電源；

    9.退出系統(tǒng)應(yīng)用程序，關(guān)閉計(jì)算機(jī)和打印機(jī)電源。

    10.斷開動(dòng)力電源。

    采用高精度的A/D（16位）、D/A（16位）模塊，確保位移測量及溫度控制的精度和分辨率。恒溫箱采用外循環(huán)加熱方式，溫場均勻。

標(biāo)簽: 車轍試驗(yàn)機(jī) 車轍試驗(yàn)機(jī) 車轍試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)介紹_車轍試驗(yàn)機(jī)

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