(一)微機(jī)控制巖石真三軸(擾動(dòng))試驗(yàn)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)功能:
1.三向(X、Y、Z)、單向(Z)或兩向(ZX、ZY、XY)加載(圖1);
2.恒試驗(yàn)力(單軸或三軸流變)、恒位移、恒變形(單軸或三軸松弛)、恒速率試驗(yàn)力、恒速率位移、恒速率變形以及多種控制方式多種試驗(yàn)速率的程序試驗(yàn)。
(二)微機(jī)控制巖石真三軸(擾動(dòng))試驗(yàn)系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)
1.加載框架
本系統(tǒng)具有在三個(gè)相互垂直方向的獨(dú)立加載系統(tǒng),水平方向一個(gè)可以突然卸載,暴露試件的一個(gè)側(cè)表面,模擬地下工程中開挖后產(chǎn)生臨空面,巖體內(nèi)積聚的能量向臨空面方向釋放而產(chǎn)生巖爆的現(xiàn)象,為確定發(fā)生巖爆的應(yīng)力狀態(tài)提供了必要的手段;基于真三軸三向六面受力狀態(tài)下,單面突然卸載的卸載巖爆實(shí)驗(yàn)方法和單面突然卸載后增加垂直荷載的加載巖爆試驗(yàn)方法。
加載框架由垂直加載框架和水平加載框架組成,均為高剛度整體框架,垂直框架剛度是10000kN/mm,水平加載框架剛度是4000kN/mm。
圖2
a垂直加載框架(圖2)
垂直方向(Z)加載油缸安裝在框架的上橫梁上,zui大載荷3000kN;
前后方向(Y)的兩個(gè)加載油缸(一個(gè)為環(huán)形隨動(dòng)油缸)安裝在框架的立柱上,zui大載荷2000kN;
圖 3
b水平加載框架(圖3)
水平加載框架為浮動(dòng)框架,左右方向(X)加載油缸安裝在水平浮動(dòng)框架的加載油缸座上,水平浮動(dòng)框架是一個(gè)四柱整體結(jié)構(gòu),它可以自由地在導(dǎo)軌上移動(dòng),加載油缸zui大力2000kN;
c單向剪切試驗(yàn) (圖4)
剪切附具安裝在水平加載框架內(nèi),可以進(jìn)行單向直剪試驗(yàn)。
圖4
2.測(cè)控系統(tǒng)
本微機(jī)伺服巖石真三軸試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)采用三臺(tái)德國DOLI公司*的EDC全數(shù)字伺服測(cè)控器,分別控制三個(gè)電液伺服加載油缸。每個(gè)系統(tǒng)都可以按照它自己的控制參數(shù)和控制目標(biāo)進(jìn)行工作。各個(gè)系統(tǒng)之間保持相對(duì)獨(dú)立、互不干擾。保證在一個(gè)或兩個(gè)方向卸載的時(shí)候,其它方向保持原試驗(yàn)狀態(tài)不變。
EDC全數(shù)字伺服測(cè)控器具有多個(gè)測(cè)量通道,可以對(duì)其中任意一通道進(jìn)行閉環(huán)控制,而且可以在試驗(yàn)中對(duì)控制通道進(jìn)行無沖擊轉(zhuǎn)換??刂破骺梢詥为?dú)進(jìn)行工作,也可以由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制進(jìn)行工作。控制器具有*數(shù)字技術(shù)的全部特點(diǎn),具有數(shù)字P、I、D調(diào)節(jié),菜單式試驗(yàn)設(shè)置,自動(dòng)標(biāo)定,自動(dòng)清零,故障自診斷,多功能軟保護(hù);還具有測(cè)量和控制精度高,分辨強(qiáng)(180000碼);可以同時(shí)測(cè)量和顯示多個(gè)試驗(yàn)參數(shù),可以控制任一測(cè)量通道,并且可以在試驗(yàn)中平滑切換控制通道。EDC控制器可以由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制以實(shí)現(xiàn)整機(jī)的計(jì)算機(jī)控制。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)除配置目前市場上zui高檔的國產(chǎn)品牌計(jì)算機(jī)主機(jī)和液晶顯示屏,以及惠普激光打印機(jī)外,而且系統(tǒng)還安裝了用C++語言編寫的系統(tǒng)控制軟件。
試樣的變形采用引伸計(jì)通過測(cè)量兩個(gè)對(duì)應(yīng)壓板的背面的相對(duì)變形,再減去壓板本身的變形獲得。
(三)、微機(jī)控制巖石真三軸(擾動(dòng))試驗(yàn)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)及功能
1.主機(jī)采用整體框架結(jié)構(gòu),垂直框架剛度是10000kN/mm,水平加載框架剛度是4000kN/mm。
2.垂直方向(Z)
zui大試驗(yàn)力:3000kN;測(cè)力范圍30kN-3000kN(1-FS),測(cè)力分辨率20N(±1/180000、不分檔、全程分辨率不變),測(cè)力精度示值的±1%以內(nèi),力值控制波動(dòng)度小于0.1%;垂直方向加載速率:10N-10KN/s。
位移測(cè)控范圍: 0-100mm 測(cè)量精度<±0.5%FS,測(cè)量分辨率0.001mm,位移控制波動(dòng)度小于0.1%;
變形測(cè)量范圍:0-10mm,變形測(cè)量分辨率0.001mm,變形測(cè)量精度<±0.5%FS。
3.前后方向(Y)
zui大壓試驗(yàn)力2000kN,有效測(cè)力范圍20kN-2000kN(1-FS),測(cè)力分辨率15N(±1/180000、不分檔、全程分辨率不變),測(cè)力精度示值的±1%以內(nèi),力值控制波動(dòng)度小于0.1%;垂直方向加載速率:10N-10KN/s。
位移測(cè)控范圍: 0-100mm,測(cè)量精度<±0.5%FS,測(cè)量分辨率0.001mm,位移控制波動(dòng)度小于0.1%;
變形測(cè)量范圍:0-10mm,變形測(cè)量分辨率0.0005mm,精度±0.5%FS;
4.左右方向(X)
油缸的zui大試驗(yàn)力2000kN,有效測(cè)力范圍20kN-2000kN(1-FS),測(cè)力分辨率15N(±1/180000、不分檔、全程分辨率不變),測(cè)力精度示值的±1%以內(nèi),力值控制波動(dòng)度小于0.1%;垂直方向加載速率:10N-10KN/s。
位移測(cè)控范圍: 0-200mm,測(cè)量精度<±0.5%FS,測(cè)量分辨率0.001mm,位移控制波動(dòng)度小于0.1%;
變形測(cè)量范圍:0-10mm,變形測(cè)量分辨率0.0005mm,變形測(cè)量精度<±0.5%FS。
.試樣規(guī)格:200mm×200mm×200mm;150mm×150mm×150mm; 100mm×100mm×100mm三種規(guī)格。配置相對(duì)于三種規(guī)格試樣的壓頭夾具。
5.伺服油源: 20L/min
6、多種控制與無沖擊轉(zhuǎn)換:可實(shí)現(xiàn)恒試驗(yàn)力(單軸或三軸流變)、恒位移、恒變形(單軸或三軸松弛)、恒速率試驗(yàn)力、恒速率位移、恒速率變形以及多種控制方式多種試驗(yàn)速率的程序試驗(yàn)。并可在一次試驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)力、變形、位移三段控制,各控制之間可平滑無縫切換。計(jì)算機(jī)對(duì)試驗(yàn)全過程進(jìn)行試驗(yàn)力、應(yīng)力、變形、應(yīng)變、位移等速率伺服控制并可保持。全部操作由計(jì)算機(jī)鍵盤及鼠標(biāo)來完成,同時(shí)設(shè)有必要的手動(dòng)控制裝置。
7、測(cè)試系統(tǒng)*巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)測(cè)試要求的標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)。能夠?qū)崟r(shí)顯示試驗(yàn)曲線和試驗(yàn)結(jié)果,能對(duì)試驗(yàn)的全過程進(jìn)行監(jiān)控。具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)和圖形處理能力,*國標(biāo)、行標(biāo)、部標(biāo)等多種試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理,可產(chǎn)生并打印出完整的試驗(yàn)報(bào)告和應(yīng)力-應(yīng)變曲線、應(yīng)力-位移曲線、負(fù)荷-變形曲線、負(fù)荷-位移曲線、應(yīng)力-時(shí)間曲線、負(fù)荷-時(shí)間曲線、變形-時(shí)間曲線、位移-時(shí)間曲線等,全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化;在試驗(yàn)過程中可動(dòng)態(tài)顯示負(fù)荷值(荷載值)、變形值、位移值、試驗(yàn)曲線等。軟件具有自動(dòng)求取各種彈性模量、抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、上(下)屈服強(qiáng)度、泊松比等巖石力學(xué)參數(shù)。具有曲線放大、曲線中心點(diǎn)移動(dòng)、曲線遍歷、曲線手工標(biāo)記、疊加對(duì)比等功能。軟件能對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行參數(shù)預(yù)置、自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)處理、判別等。具有試驗(yàn)數(shù)據(jù)存取功能、試驗(yàn)數(shù)據(jù)可由WORD或EXCEL打開或?qū)С鲇善渌浖蜷_或處理,能處理試驗(yàn)數(shù)據(jù),選擇計(jì)算項(xiàng)目,試驗(yàn)報(bào)告格式的自動(dòng)生成打印等。
8、二(或三)個(gè)方向的擾動(dòng)(或沖擊):
(a)沖擊擾動(dòng)載荷:沖擊力幅值可變0-500kN,能間斷地對(duì)巖石試件施加一次或多次沖擊;
(b)振動(dòng)擾動(dòng)載荷(隨機(jī)波形、正弦波、三角波、方波、斜波等):振動(dòng)載荷幅值可變0-500kN。頻率可變0-50Hz(幅值和頻率可協(xié)調(diào)變化)。
擾動(dòng)載荷的有效測(cè)力范圍0-500kN,測(cè)力精度±0.5% FS。
擾動(dòng)載荷的要求:能改變波形、巖石試件上的作用點(diǎn)和入射角、頻率、峰谷值、幅值、持續(xù)時(shí)間和相位,且擾動(dòng)載荷能夠在巖石試件處于全過程應(yīng)力應(yīng)變曲線上的任一時(shí)刻加載。
(c).擾動(dòng)載荷的作用方式:
①點(diǎn)的形式(例如壓頭直接作用于巖石試件的某個(gè)點(diǎn))
②面的形式(例如壓頭直接作用于巖石試件的某個(gè)面)作用于巖石試件??梢允瞧渲械囊环N形式或多種形式的組合。
9、操作方便、安全可靠、容錯(cuò)性強(qiáng)、測(cè)量準(zhǔn)確、保護(hù)功能全、控制精度高、良好的對(duì)中性能,具有良好的環(huán)保(例如噪音低)和安全性能(例如斷電保護(hù)功能、橫梁位置限位保護(hù)、作動(dòng)器的位移限位保護(hù)、超負(fù)荷保護(hù)功能、超油溫保護(hù)、超油壓保護(hù)、超限位保護(hù)、過流過壓超溫保護(hù)、軟件的操作錯(cuò)誤保護(hù)、試樣斷裂保護(hù)并保留試驗(yàn)數(shù)據(jù)等)等多重智能安全保護(hù)以及油溫超溫報(bào)警并智能啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)。