巖石真三軸儀

巖石真三軸儀*特色的試驗測試系統(tǒng)是為研究各種尺寸及各向應力約束(σ1≠σ2≠σ3)條件下的巖石特性量身定制的解決方案，適用于地球熱能方向的研究者、水文學家、石油資源工程師和礦產(chǎn)開發(fā)、地球物理和巖土工程技術領域的研究者的研究用途。

系統(tǒng)可以測試從花崗巖到泥石的廣泛材料，以及高強度易碎巖石的破壞條件。

巖石真三軸儀設計為通過三個獨立控制的基本軸(σ1≠σ2≠σ3)對立方體試樣施加應力，可達600MPa。

試樣室可放置立方體試樣，尺寸達300mm，還有配備溫度控制選項，控制溫度達200°C，以及孔隙水壓力裝置，壓力達到210MPa，可以連續(xù)進行聲發(fā)射記錄，聲速和滲透性（瞬變或穩(wěn)態(tài)）測量。
 

主要特點

• 高強度獨立結構設計。
• 六個(6)液壓作動器，施加獨立應力(σ1≠σ2≠σ3)荷載達600 Mpa。
• 立方體試樣三軸室，適合不同尺寸的試樣， 300*300*300mm。
• 高壓壓盤和低摩擦系統(tǒng)相結合 。
• 六個(6)高精度位移傳感器， 測量每個面的應變。
• 動態(tài)高速閉環(huán)控制荷載、位移、位置、體積或流量的閉環(huán)控制 。
• 靈活的控制軟件，可以幾乎毫無限制地執(zhí)行所有真三軸測試程序。

技術規(guī)格

• 三個主應力軸的荷載     1400 kN  
• 荷載精度                            0.2%
• 體積分辨率                         0.01 cm3  
• 試樣尺寸                     300 mm  
• 溫度控制范圍（可選）        200 °C 
• 孔隙壓力（可選）        140 MPa

選件

• 液壓破碎測試
• 滲透性測試
• 孔隙水壓
• 非飽和條件
• 與聲發(fā)射結合測量P-波和S-波的系統(tǒng) 
• 溫度控制系統(tǒng)，控溫 200 °C
• 系統(tǒng)可施加不同的應力路徑或應變速率
• 液壓動力單元配備高質(zhì)量噪聲保護和急停功能
• 用于測試參數(shù)優(yōu)化和調(diào)整的數(shù)字式PID參數(shù)設置
• 實時圖形軟件，有縮放和定格功能，可隨時打印輸出
• 可擴展的實時高分辨率數(shù)據(jù)采集和閉環(huán)控制系統(tǒng)

巖石真三軸測試單元
立方體真三軸高壓測試三軸室安裝于堅固的機架之上執(zhí)行巖石試樣的真三軸測試。
能夠在每個基本應力方向上進行靜態(tài)應力-應變測量(σ1、σ2 、σ3)。
這個三軸室的設計可滿足不同立方體試樣需要，尺寸300 mmx300mmx300mm(更大尺寸的測試單元可根據(jù)需求定制）在執(zhí)行測試需要下列組件，可以實現(xiàn)對一系列不同尺寸的試樣施加不同應力的不同測試：
6個液壓伺服作動器，荷載可達600MPa
壓力控制精度0.1%
每個作動器行程10 mm
6個集成的高精度位移傳感器(LVDTs)，用于每個應力方向上的應變測量，分辨率0.0001 mm
高壓不銹鋼盤與液壓作動器連接，實現(xiàn)立方體試樣上的應力分布
高壓盤結合有摩擦減低系統(tǒng)
 

特性
系統(tǒng)可施加不同的應力路徑或應變速率
系統(tǒng)可承受動態(tài)荷載
使用輔助機械部件和適配器，系統(tǒng)可測試更小尺寸的試樣(邊長150mm,100mm 和 50mm)。
 

三軸室可配置下列輔助系統(tǒng)：

• 一套聲發(fā)射系統(tǒng)
• P-和 S-波測量
• 輔助安裝裝置，如：被動電子測量系統(tǒng)
• 三軸室可注入液體（也可以含鹽）到立方體各個表面，進行加載條件下的破裂測試(鉆孔注液測試)
• 伺服液壓動力單元
  通過德國MOOG(穆格)伺服閥為6個液壓作動器提供恒定壓力。

特性

• 油箱低噪聲水冷系統(tǒng)
• 低噪聲內(nèi)置齒輪泵，恒定液壓油量輸出
• 液壓油過濾器，帶過濾器阻塞指示
• 油溫保護 (系統(tǒng)超溫關閉)
• 電器安全模式下電機功率指示
• 電器開關板集成啟動器、繼電器，噪聲保護架內(nèi)配置遠程控制單元，包含相應連接電纜
• 包含滿裝用量的液壓油 (單獨發(fā)送)
• 噪聲水平：58 dB

安全保護限制

• 系統(tǒng)可安全關機和/或軟件上報告原因：
• 加載限制達到
• 位移限制達到
• 應變限制達到
• 急停按鈕按下
• 急停按鈕位于機器和控制臺上 。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
數(shù)字實時多通道控制系統(tǒng)，可達1000kHz閉環(huán)控制頻率，包含高分辨率數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，2個獨立或2對液壓伺服作動器及其全部放大器和智能傳感器插頭 。

主要特點

• 高性能多通道控制系統(tǒng)
• 可擴展到12個控制器，有主/輔之分
• 閉環(huán)控制，1毫秒的采樣速率(每秒1000數(shù)值)
• 控制器是一個數(shù)字控制器，這意味著所有調(diào)整，如PID參數(shù)等的調(diào)整均可以軟件完成
• 接口：以太網(wǎng)接口 。
• 可平穩(wěn)地在荷載、位置和應變控制之間轉換
• 幾乎所有的模擬或增量傳感器均可通過插卡連接
• 所有傳感器的校正存儲在傳感器插頭上的EEPROM上
• 通訊使用串口，USB或以太網(wǎng)端口

增壓器
先進的數(shù)字式液壓伺服閉環(huán)控制增壓器產(chǎn)生的液壓壓力供給3個加載軸系統(tǒng)對立方體試樣加壓的液壓作動器，壓力達到150 MPa。
 

主要特點

恒定壓力或壓力梯度的測量和閉環(huán)控制
多通道數(shù)字高分辨率控制器，數(shù)字PID參數(shù)控制
 

系統(tǒng)包括
液壓動力單元提供初級壓力（見前文）
帶油箱的分離式注油泵用于次級加壓
閥控制系統(tǒng)
高精度位移傳感器,
德國Moog伺服閥
高精度壓力傳感器, 0.1% 精度
連接油缸的高壓油管
連接到液壓動力單元的液壓油管
 

選項
低噪聲，高精度電機增壓器
可選不同壓力流體的無腐蝕分離系統(tǒng)
 

軟件
GEOsys軟件可以任意定義可編程測試標準程序和復雜測試順序。可以在控制和數(shù)據(jù)采集軟件圖形化用戶界面中的結構窗口中完成.用于在材料測試（巖石和混凝土）中閉環(huán)控制靜態(tài)和動態(tài)測試，任意編程測試控制順序，還有計算公式編輯功能。

通過菜單,可快速訪問測試設置和按標準測試程序測試所需的所有控制。

軟件可以創(chuàng)建無限次測試步驟，設置實時閉環(huán)控制的交互和計算參數(shù)。不限制可同時控制的控制和測量通道數(shù)量。

可接受不同的附加測試組件。

單獨配置數(shù)據(jù)采集(采集速率，參數(shù)設置,記錄類型，如 ASCII格式)

測試過程中，所有通道或測試裝置的測試參數(shù)的交互式改變。

各種操作者和不同用戶平臺的系統(tǒng)參數(shù)設置(配置，PID參數(shù),傳感器配置, 可靠性范圍)

當出現(xiàn)問題時，有自診斷和自動警示。當突然停電，系統(tǒng)自動保存數(shù)據(jù)并采取自動保護措施，有過載保護功能 。
 

試樣準備附件
有立方形/圓形測試試樣準備裝置，超過ISRM標準要求。
有不同試樣尺寸的試樣準備附件和裝置，可按要求制作，包括：
- 巖石鋸,成套適當?shù)母郊?br />- 巖石磨削機
從更大的巖石塊切割成要求尺寸巖石立方形試樣。更大的立方形試樣使用高精度磨削機壓縮到所需尺寸的測試試樣。
在每個表面的高精度磨平保證試樣邊緣*均勻，達到邊緣密封的要求。
 

選項/升級
巖石真三軸測試系統(tǒng)有不同的選項，如：
水壓致裂測試模塊
執(zhí)行水壓致裂測試，需要在試樣一個表面的中央鉆孔，水壓致裂端口被嵌入這個面并對著荷載盤密封。 然后所需的水壓將通過嵌入的端口施加到預先鉆孔中。
注射液體或氣體,我們提供多通道的高壓泵系統(tǒng)和與試樣尺寸一樣的高壓盤，注射流體進試樣表面的中央。
如果流體從多面注入，就需要訂購附加的高壓泵。
 

滲透性測試模塊 
系統(tǒng)可以進行滲透性測試升級。三軸室可以在每個方向升級到滲透性測試模式，包括對每個面進行特別的密封。
在每個盤的表面，連接一個端口到增壓器以便在每個應力方向施加不同的孔隙壓力，執(zhí)行定向的滲透測試 (穩(wěn)態(tài)方法)。這包含特別制作的立方形密封，以隔離每個表面/孔隙壓力方向。
壓力泵可以設置為恒流速或恒壓力模式。
流體穿過試樣，然后通過過濾器向下排出，進入到蓄流容器。
執(zhí)行滲透測試,需要有兩個壓力增壓器,每個方向一個 (上溢流和/或下溢流)。
關于壓力泵的詳細的信息，參見 “壓力增壓器”。
 

孔隙水壓測試模塊
機械和液壓破碎可以在無需施加孔隙水壓的干和飽和條件下執(zhí)行。后者，試樣在三軸室外面進行飽和處理，在飽和條件下安裝入測試三軸室。
系統(tǒng)可做施加和測量孔隙水壓的升級。這樣系統(tǒng)可以執(zhí)行增加孔隙水壓（150MPa）條件的機械和液壓破碎測試。
每塊加載盤表面有一個孔隙液體流入端口，用于傳遞和測量液體沿每個基本應力軸的孔隙壓力。
首先被添加到每個裝置上的是立方形高壓殼，可承載150 MPa壓力，可執(zhí)行在增加孔隙水壓到100MPa的條件下的機械測試和液壓破碎測試。
其次，施加孔隙壓力，在每個加載方向需要有增壓器（上溢流和/或下溢流）。
 

濕度控制測試的測試模塊
非飽和條件：
系統(tǒng)應該允許注入低壓空氣控制試樣內(nèi)部的相對濕度以控制試樣吸入條件。
升級非飽和條件，(在低壓條件下)，包括低壓殼體，外圍壓力室壓力可達500kPa，空氣壓力控制器可控制試樣內(nèi)部相對濕度的飽和度以控制吸入條件(沒有專門的濕度控制裝置)。
 

結合聲發(fā)射裝置測量p-波和s-波超聲波測試模塊
先進緊湊的超聲波測試系統(tǒng)用于測量P-波和S-波速度以及聲發(fā)射測量
 

特性
成套系統(tǒng)包含超聲波的發(fā)射、接受、轉換和監(jiān)測。
多通道調(diào)制、脈沖發(fā)生、高速數(shù)據(jù)采集和計算機接口
所有功能通過鼠標操作，10MHz帶寬接受器
 

整套包含：
剪切和壓縮波傳感器組，集成到安裝試樣和聲發(fā)射的三軸壓力盤內(nèi)

溫度控制升級到 200 °C
系統(tǒng)可升級為溫度-水-力學耦合系統(tǒng)（THM），巖石試樣溫度200°C。

試樣加熱室設計用于高壓/高溫立方形單元，溫度達到 200°C。
加熱室
25mm 厚的隔熱層
加熱室外層由不銹鋼制作
內(nèi)部單元溫度傳感器閉環(huán)控制，加熱精度+/-0.2K , +/-1K ，整個試樣表面
溫度范圍，室溫以上+5°C到 200°C
控制系統(tǒng) ，可同時顯示測試過程中的實時溫度和設定溫度
具有通過PC軟件的可編程功能
外部數(shù)據(jù)采集和測試控制的控制端口 (可選)
外部溫度傳感器，用于溫度極限檢測和安全保護