巖石全應力多場耦合三軸試驗系統

巖石三軸流變試驗系統

深部巷道、隧道動力災害物理模擬試驗系統

地下煤巖層三軸試驗裝置

真三軸動靜載荷試驗系統

真三軸巖石剪切滲流試驗系統

大尺度煤體非均布加載系統

巖石全應力多場耦合三軸試驗系統

     試驗試樣尺寸為(wei)“150mmx150mmx500mm"，通(tong)過全(quan)數(shu)字閉環控(kong)制系統對煤(mei)體不同位(wei)置的載(zai)荷進(jin)行(xing)調整，仿(fang)真“內、外應力場(chang)，同時(shi)記錄初始煤(mei)樣應力顯現特征，后(hou)續加(jia)載(zai)時(shi)通(tong)過記錄的加(jia)載(zai)信息對煤(mei)樣進(jin)行(xing)自動施(shi)壓(ya)。全(quan)數(shu)宇閉環控(kong)制系統可以(yi)(yi)自動校正指令信號與反饋信號之間的誤(wu)差，以(yi)(yi)便于在進(jin)行(xing)測量(liang)時(shi)如實地(di)重新(xin)加(jia)載(zai)的模(mo)式。

巖層剪切試驗

      設備(bei)法(fa)向加(jia)載強度(du)為(wei)60MPa，圍(wei)壓為(wei)20MPa。設備(bei)可(ke)以實現不同硬度(du)巖層(ceng)剪切試驗(yan)，在(zai)實驗(yan)室定量確定抗拉強度(du)等力(li)學(xue)特性，分(fen)析頂板初次來(lai)壓或(huo)周期(qi)來(lai)壓特征(zheng);同時,可(ke)驗(yan)證(zheng)采(cai)場內、外應力(li)變(bian)化(hua)過程(cheng)，確定不同巖層(ceng)強度(du)裂(lie)斷特征(zheng)。

技術參數

真三軸動靜載荷試驗系統整體由：軸向加載框架、法向加載機構、高壓水滲流系統、試驗盒、微控系統及數據采集系統、聲學系統、伺服系統等組成。在試件側向方向上，試驗臺有3類可控邊界條件：恒定側向應力、恒定側向位移和恒定側向剛度。在試件垂向方向上平行裂隙剪切方向，可施加垂向應力、位移和滲透壓力。在上述邊界和荷載條件下可進行一下幾項試驗

●裂隙剪切滲透試驗
●裂隙閉合應力-滲透耦合試驗
●裂隙剪切應力-滲透耦合試驗
●底板巖層結構組合的水壓裂隙擴展模擬試驗
●破碎巖體高壓水滲流試驗
●裂隙巖石高壓水致裂試驗
●底板巖體的剪切滲流流變試驗

系統的特點

      真三軸加載框架包括三個獨立加載液壓缸、主機四柱反力架、力傳感器、位移傳感器、球角加載壓頭等。主機采用四柱結構形式，兩個側向加載液壓缸橫向垂直固定在反力架上，力傳感器安裝在活塞上。
     垂向加載機構包括加載油缸、力傳感器、位移傳感器等。控制系統采用HENGLEXINGKE全數字伺服控制器，具有多個測量通道，每個測量通道可以分別進行荷載、位移、變形等的單獨控制或幾個測量通道的聯合控制，而且多種控制方式間可以實現無沖擊轉換。在EDC中可以設置一個剛度控制通道，將根據測量得到的側向應力與側向變形計算的試件側向剛度值作為控制參數反饋給EDC控制輸出通道，這樣就可以實現常側向剛度控制。
     高壓水滲流系統包括：滲透加壓系統、伺服電機和控制器、EDC測控器。該系統可以實現多級可控的恒滲透壓力和滲透流量控制。在試驗盒的出水口設置一套壓力傳感器、流量測量裝置和穩壓裝置，并在EDC控制系統軟件中設置一個壓差控制通道，來測量進口壓力和出口壓力的差值，實現試驗盒進、出口滲透壓力差的閉環控制。而且可以實現穩態和瞬態滲透壓力控制。
      剪切試驗盒內部尺寸為400 mm（高壓水滲透方向）×200 mm（滲透寬度）×200 mm（側向）。 滲(shen)流試驗盒包(bao)含(han)了盒體(ti)、墊塊、密(mi)封(feng)材(cai)料(liao)、加載(zai)(zai)(zai)板(ban)等，盒體(ti)中頂板(ban)、后板(ban)、右(you)側板(ban)由(you)高剛度(du)鋼板(ban)（SKD11）制成，密(mi)封(feng)材(cai)料(liao)采用新型航天硅膠，其既有一定強度(du)、又能承受(shou)一定的變形，而且摩擦(ca)力比較小，可以(yi)很好地隔離(li)高壓(ya)水(shui)的滲(shen)透(tou)，在試件左側和前側通過(guo)加載(zai)(zai)(zai)單元(yuan)施加獨立側向載(zai)(zai)(zai)荷(he)，底部(bu)施加垂(chui)向載(zai)(zai)(zai)荷(he)和滲(shen)透(tou)水(shui)壓(ya)，試件通過(guo)密(mi)封(feng)材(cai)料(liao)實(shi)現(xian)在滑動狀態下仍(reng)然保持壓(ya)縮(suo)密(mi)封(feng)。通過(guo)頂部(bu)不同材(cai)料(liao)墊塊受(shou)壓(ya)變形量的差異，實(shi)現(xian)巖塊裂隙(xi)左右(you)兩部(bu)分的剪切位移。

      實現(xian)單軸及三軸壓縮條件下(xia)具有不(bu)同化學溶液(ye)流(liu)速的巖石(shi)破裂(lie)全(quan)過程中(zhong)細(xi)觀(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)宏(hong)觀(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)觀(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)測(ce)與全(quan)自(zi)(zi)動數(shu)字(zi)記錄，研制(zhi)(zhi)全(quan)數(shu)字(zi)控制(zhi)(zhi)電液(ye)伺(si)侯細(xi)觀(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)加載系(xi)統、化學和流(liu)體力學系(xi)統，引進觀(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)測(ce)系(xi)統。（改進觀(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)測(ce)系(xi)統，能夠深層次(ci)觀(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)測(ce)裂(lie)縫擴展的細(xi)觀(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)和宏(hong)觀(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)現(xian)象，手段可(ke)以采用(yong)強光照(zhao)射、帶有顏色(se)的水(shui)流(liu)、聲波觀(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)測(ce)系(xi)統或者(zhe)采用(yong)自(zi)(zi)身導電的模擬材料）

系統的技術要求
      通過三軸試驗系統，實現對結構面裂縫擴展的實際物理過程進行監測，研究在孔隙水壓作用下的單向裂縫滲流特性和斷層帶裂隙采動擴展特性，研究水壓、流量在裂隙、斷層中的擴展特性，求解滲流參數。研究在開采擾動作用下裂縫、結構面等貫通突水在突水口附近的動力學特性，研究結構面粗糙度對滲流特性的影響度，研究裂縫擴展方向對煤層底板隔水層阻水性能的影響。通過實驗分析，研究在深部煤層開采流固耦合的非線性特性，修正darcy定律，考慮其二次項的影響，研究巖體滲流與采動應力耦合機理和底板導水通道的活化擴展特性。

系統的創新點

水壓加載系統，水壓要求5Mpa及相關穩壓系統
軸壓與圍壓加載的穩壓系統
試件單向裂縫的預制工具
高水壓的密封技術
觀測試件流量和水壓技術
結構面粗糙度的量化和預制技術
裂縫出水口水量和宏觀現象觀測技術
數據數字采集系統研制

設備參數