岩体真三轴现场蠕变试验系统研制与应用
室内岩石试验(三轴)
σ3 =12
2）、绘制应力差～轴向 应变（εL）曲线。 3）、计算弹性模量和泊 松比。
σ3 =4 σ3 =8
0 0 0.005 0.01 0.015
εL
三轴压缩强度和变形试验
—成果整理
4、破坏后试件描述
描述破坏形式，并量测破坏面与最大主应力作 用面之间的夹角。
三轴压缩强度和变形试验
—试验方法
断层泥
三、三轴压缩强度和变形试验
—试验方法 2）安装试件： a、套热缩管、隔油；
三轴压缩强度和变形试验
—试验方法
三轴压缩强度和变形试验
—试验方法
以0.05MPa/s——同时施加侧压 力和轴向压力至预定侧压力值 以0. 5～1.0MPa/s——施加轴向 荷载，直至试件完全破坏。
试样安装完 毕，给压力 室注油，准 备施加围压
50 40 30 20 10 τ( )
φ
C
0 10 20 30 40 50 60 σ(
应力莫尔圆
三轴压缩强度和变形试验
—成果整理 3）以σ1纵坐标， σ3为横坐标点绘的 最佳关系曲线为直 线，可按下式直接求 C、 φ值。
轴压 σ 1 (MPa) y = 12.8x + 165.04 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 5 10 15 围压 σ3 (MPa)
2、三轴压力室
利用伺服控制刚性试验机 提供轴向荷载，将三轴压力室 底座推至试验机活塞中心，放 下三轴压力室，并用螺栓与底 座连接。
—仪器设备
三轴压力室底座 滑轨
三轴压力室
轴向荷载加 压油缸
三、三轴压缩强度和变形试验
—仪器设备 3、液压稳压综合控制系统 围 压： 0～100MPa； 试件尺寸： φ25×50mm； φ50×100mm； φ100×200mm。
相似材料渗流-能量特性真三轴综合实验系统研发及应用
相似材料渗流-能量特性真三轴综合实验系统研发及应用赵鹏翔;贺斌雷;肖鹏;张远琛;高锦彪【摘要】为开展采动覆岩破断与卸压瓦斯运移规律的三维物理相似模拟实验,在渗流系数能量控制模型的基础上,研制出相似材料渗流-能量特性真三轴实验系统,并详细介绍系统的主要结构、功能及实验方法.结果表明,该系统可由液压加载系统控制对试件所施加的三轴应力,利用多元测试系统对试件压缩过程中油缸的推出力、试件压缩轴向变形量、压缩过程的气体流量及主裂隙导通时的能量耗散进行实时监测,通过对不同配比相似材料试件的真三轴加载实验,研究三轴压缩相似材料的渗流-能量特性为进一步开展采动覆岩裂隙演化与卸压瓦斯运移多物理场耦合规律奠定了实验基础.%According to the 3D physical simulation experiment on the falling process of the overlying rocks in fully-mechanized top-coal caving stope and unloading pressure gas migration rule,we developed a true triaxial experiment system of the similar material seepage-energy characteristics based on energy control model of seepage coefficient.And introduced the main structure and function of the system and the experimental method.The specimen is imposed the triaxial stress by the controlled hydraulic loading system.It is real-time monitored by the multivariate testing system that the stress of the compressed samples,the axial deformation launch of the compressed specimen,the compressed gas flow and the energy dissipation of main fracture.The seepage-energy characteristics of the similar material is researched based on the true triaxial loading experiment for the different ratio of similar material specimen when it is compressed.The results will provide experimentalfoundation for the further development of rock fracture evolution and the coupled law of pressure relief gas transport and rock fracture evolution.【期刊名称】《西安科技大学学报》【年(卷),期】2017(037)004【总页数】7页(P522-528)【关键词】真三轴实验系统;气体渗流;能量耗散;相似材料【作者】赵鹏翔;贺斌雷;肖鹏;张远琛;高锦彪【作者单位】西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安710054;教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室,陕西西安710054;西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安710054;西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安710054;教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室,陕西西安710054;西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安710054;西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】TD712对于煤炭开采过程而言，由于地质构造应力的作用，使其所处的环境往往为三向不等压状态。
三轴蠕变试验
三轴蠕变试验
（原创版）
目录
1.三轴蠕变试验的定义和目的
2.三轴蠕变试验的设备和试验过程
3.三轴蠕变试验的数据处理和结果分析
4.三轴蠕变试验的应用领域
正文
三轴蠕变试验是一种材料力学性能测试方法，主要用来测定材料在长时间的加载作用下的变形特性。
这种试验对于分析材料的蠕变行为，了解材料的长期性能和结构稳定性具有重要意义。
试验设备主要包括试验机、加载设备、测量设备等。
试验过程中，首先将待测材料制成规定尺寸的试样，然后将试样放置在试验机上，施加恒定的载荷，使试样在三轴向受力，且受力大小按一定的时间变化规律进行变化。
试验过程中，通过测量设备实时记录试样的变形情况，从而得到材料在长时间加载下的变形数据。
试验数据处理和结果分析主要包括两个方面：一是对试验数据进行处理，得到材料蠕变曲线；二是根据蠕变曲线进行结果分析，得到材料的蠕变性能参数，如蠕变速率、蠕变应力等。
三轴蠕变试验广泛应用于土木工程、航空航天、核工业等领域。
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真三轴卸载下深部岩体破裂特性及诱发型岩爆机理研究
真三轴卸载下深部岩体破裂特性及诱发型岩爆机理研究一、本文概述本文旨在深入研究真三轴卸载条件下深部岩体的破裂特性及其诱发的岩爆机理。
随着地下工程向深部发展，深部岩体的力学行为及其稳定性问题日益突出。
岩爆作为一种常见的深部岩体动力灾害，对地下工程的安全性和稳定性构成了严重威胁。
因此，揭示真三轴卸载条件下深部岩体的破裂特性和岩爆机理，对于预防和控制岩爆灾害具有重要的理论意义和实践价值。
本文首先回顾了国内外关于深部岩体破裂特性和岩爆机理的研究现状，指出了现有研究的不足和需要进一步深入探索的问题。
在此基础上，通过理论分析、实验室试验和数值模拟等多种方法，系统地研究了真三轴卸载条件下深部岩体的应力-应变关系、破裂模式、能量演化规律等关键科学问题。
本文的主要研究内容包括：1）建立真三轴卸载条件下深部岩体破裂特性的理论分析框架；2）开展真三轴卸载试验，揭示深部岩体在不同卸载路径下的破裂模式和能量演化规律；3）利用数值模拟方法，分析深部岩体在真三轴卸载过程中的应力分布、位移场和能量场的变化特征；4）结合理论分析和数值模拟结果，探讨真三轴卸载条件下诱发岩爆的机理和影响因素。
本文的研究成果不仅有助于深化对深部岩体破裂特性和岩爆机理的认识，也为地下工程的安全设计和灾害防控提供了重要的理论依据和技术支持。
二、真三轴卸载条件下深部岩体破裂特性研究在真三轴卸载条件下，深部岩体的破裂特性是一个复杂且关键的问题。
为了深入了解这一过程，本研究采用了一系列先进的实验方法和数值模拟技术，对岩体的应力-应变行为、破裂模式以及能量演化等方面进行了详细的分析。
通过真三轴实验设备对深部岩体进行卸载模拟。
实验过程中，我们精确控制了卸载速率和卸载路径，以模拟实际工程中的卸载过程。
同时，利用高分辨率的摄像头和位移传感器，实时记录了岩体表面的裂缝扩展和变形情况。
实验结果表明，在真三轴卸载条件下，深部岩体的破裂特性呈现出明显的非线性特征。
随着卸载的进行，岩体内的应力场和应变场发生重分布，导致岩体逐渐产生裂缝。
4.2.3 岩石三轴试验及变形特点
常规三轴实验
123
σσσ>= 岩石强度及变形特征与岩石的应力状态密切相关，围压对岩石变形特性的影响很大。
岩石在三向荷载下的变形特性是通过三轴压缩试验方法来测定的。
真三轴实验优点
缺点
成果整理
轴向1σ1
ε绘制成果曲线
11σε~()
321εεε+~径向
3σ2ε3
ε()1
33
112σσσσμ---=
B B ()1
312εμσσ-=
E 3
1
B εε=
与单轴压缩条件下的应力-应变曲线比较：
非线性特征
仍符合线弹性材料的性状
剪胀，
破坏前兆
脆性破坏
由脆性到塑性
扩容
应变硬化
定义
岩石破坏的前兆细微裂隙的形成扩大于平行细观机理
扩容现象
工程应用
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真三轴实验
高等岩石力学——真三轴试验问题：真三轴试验如何做到2σ≠3σ，方法的误差来源。
真三轴仪大多是对方柱试件进行试验。
瑞典皇家地质学院的Kjellman设计的通过六块刚性板在三个方向上独立施加主应力的仪器，由于仪器本身复杂性及各方向的相互干扰，造成大的误差。
后来对真三轴试验仪进行了改进，安装一对侧向压力板，以施加2σ，其特点是试样有一对面暴露在压力室中，能减少这个方向上与其他两个方向边界间的干扰，同时能比较容易形成和观察到如剪切面等破坏形式，但误差的来源还是不能独立的施加大、中、小主应力。
并且这种仪器很难进行如应力路径在π平面的6个角域中自由变化的真三轴试验。
后来又研制出了许多真三轴仪如下图两个：当前最常见的是真三轴刚性伺服试验机可以进行真三轴试验。
主要用途：可以完成砼及岩石类材料的单轴、双轴和真三轴的拉压组合试验，实现全过程的测试。
也可完成剪切、梁的弯曲、断裂试验等。
此试验机竖向机架设1σ方向伺服油缸，横向框架设2σ方向伺服油缸和真三轴压力室，推入竖向框架内可进行材料的常规三轴或真三轴压力试验。
其中1σ、2σ为刚性加载，3σ由普通油液液压加载。
三轴室设施加空隙水压力及各主应力方向位移量测量装置。
三轴试验中，横向框架处于浮动工况。
这种真三轴刚性伺服试验机，虽然能进行真三轴试验，但是只能进行方柱试件的真三轴试验，实现了真三轴试验中的2σ≠3σ，圆柱试件可进行普通三轴试验。
其加载路径通过如下方式进行，先加静水压（1σ=2σ=3σ），然后3σ保持不变，增加1σ和2σ到2σ的设计值，保持2σ不变，增加1σ直至试件破坏。
此装置进行真三轴试验，纵向荷载1σ和横向荷载2σ都是通过与试件等截面的金属块加压，这样不存在端面的侧向约束问题，而仅存在端面摩擦力。
减少加载金属块与试件端面间的摩擦力，中间可以加聚四氯乙烯板，在试件和加压板之间设置减摩垫层，刷行加载板，柔性加载板，金属箔液压垫。
但在试件端面加了聚四氯乙烯板，端面摩擦力还是存在，且摩擦力与垂向应力成正比，对于一定的端面摩擦力，沿端面垂向试件越长，摩擦力对试件变形破坏起的阻碍作用越小。
岩体真三轴现场试验规程
岩体真三轴现场试验规程一、引言岩体工程是岩石力学的一个重要研究领域，为了更好地了解岩石的力学性质和岩体的稳定性，进行真三轴现场试验是必不可少的手段。
本文将介绍岩体真三轴现场试验的规程，包括试验前的准备工作、试验设备和仪器的选择、试验过程的操作要点以及试验结果的分析和处理。
二、试验前的准备工作1. 确定试验目的和试验参数：根据岩体工程的实际情况确定试验的目的和所需求的参数，例如岩石的抗压强度、抗剪强度等。
2. 选择试验地点：选择合适的试验地点是保证试验结果准确性的重要因素，应考虑地质条件、岩层特征等因素。
3. 准备试验设备和仪器：选择适用于真三轴试验的设备和仪器，包括压力机、应变仪、压力传感器等。
4. 岩石样本的采集与制备：根据试验要求采集合适的岩石样本，并进行必要的制备工作，如切割成规定尺寸的试样。
三、试验设备和仪器的选择1. 压力机：选择合适的压力机是进行真三轴试验的关键，应考虑试验参数范围、试样尺寸等因素，确保压力机的质量和性能满足试验要求。
2. 应变仪：应变仪用于测量试样的应变变化，在真三轴试验中起到重要作用，应选择灵敏度高、测量范围广的应变仪。
3. 压力传感器：压力传感器用于测量试样所受的轴向压力，应选择精度高、稳定性好的压力传感器。
四、试验过程的操作要点1. 样本的装配：将岩石样本装入试验设备中，并按照试验要求进行应力加载和应变控制。
2. 应变测量：通过应变仪测量试样的应变变化，及时记录并保证测量数据的准确性。
3. 轴向压力控制：根据试验要求，通过调节压力机的加载速率和加载方式，控制试样所受的轴向压力。
4. 剪切力控制：根据试验要求，通过调节剪切装置的加载速率和加载方式，控制试样的剪切力。
5. 试验参数的记录：在试验过程中，及时记录试验参数的变化，例如加载速率、应变变化等。
五、试验结果的分析和处理1. 数据处理：将试验过程中获得的数据进行整理和处理，包括计算岩石的抗压强度、抗剪强度等参数。
岩石动三轴试验原理
岩石动三轴试验原理岩石动三轴试验是一种用来研究岩石力学性质的常用实验方法。
它通过对岩石样品施加不同的应力和应变条件，来模拟岩石在地质环境下的受力状态，以获得岩石的力学参数和变形特性。
试验装置主要由三轴压力机、应变仪和数据采集系统组成。
岩石样品通常为圆柱形，通过夹持装置固定在试验装置上。
在试验过程中，通过施加不同的压力和变形条件，可以模拟不同的地质条件，例如地下深部、岩体表面等。
岩石动三轴试验主要包括三个步骤：预应力、加载和卸载。
首先，通过施加预应力，使岩石样品达到一定的初始应力状态。
然后，根据设计要求，施加加载，即施加垂直于样品轴向的压力，使样品发生变形。
最后，进行卸载，即减小样品的应力，使其恢复到初始状态。
在试验过程中，通过应变仪测量岩石样品的应变值，并通过数据采集系统记录下加载和卸载的应力和应变数据。
根据这些数据，可以计算出岩石样品的力学参数，例如弹性模量、抗压强度、剪切强度等。
岩石动三轴试验原理基于岩石在地质条件下的受力特性。
岩石具有各向异性，即其力学性质在不同方向上具有差异。
因此，在试验过程中，需要对样品施加三个不同方向的应力，以模拟真实的受力状态。
这三个方向包括轴向（z方向）、径向（x、y方向）和周向（θ方向）。
在进行岩石动三轴试验时，需要考虑以下几个关键因素。
首先是样品的准备。
样品的几何形状和尺寸应符合试验要求，并且需要保证样品的质量和完整性。
其次是加载速率。
加载速率应适当选择，以保证试验结果的准确性和可靠性。
此外，还需要考虑试验的温度和湿度条件，以及岩石的孔隙率和饱和度等因素。
岩石动三轴试验可以用于研究不同类型的岩石，例如花岗岩、砂岩、页岩等。
通过分析试验结果，可以了解岩石的力学性质和变形特性，为地质工程和岩土工程提供重要的参考依据。
此外，岩石动三轴试验还可以用于研究岩石的破坏机理和断裂特征，对于预测地质灾害和开展地下工程具有重要意义。
岩石动三轴试验是一种用来研究岩石力学性质的重要方法。
三轴蠕变试验
三轴蠕变试验
三轴蠕变试验是一种用来研究材料在静态载荷作用下发生蠕变变形的一种试验方法。
其主要原理是将试样加在三个垂直方向上施加不同的轴向载荷，并加以恒压载荷作用，通过测量试样在不同应力下的变形，来研究材料的蠕变性能。
三轴蠕变试验的主要设备是三轴蠕变仪，它由三个垂直方向上的油缸和一个位移测量系统组成。
试样放置在试验仪中央的压力室中，通过对油缸施加不同的轴向力，并加以固定的背压力，可以实现在不同应力水平下进行蠕变试验。
在试验过程中，首先给试样施加一个初始应力，然后保持该应力一段时间，使试样达到稳定状态。
随后，施加更高的应力，并同样保持一段时间。
通过测量试样的位移，可以得到材料在不同应力下的蠕变变形曲线，并据此进行蠕变性能的研究。
三轴蠕变试验可以广泛应用于土木工程、岩土工程等领域，用于研究土壤、岩石等材料在长期静态荷载作用下的变形特性，为工程设计和建设提供重要参考。
岩体真三轴现场蠕变试验系统研制与应用
液压刚枕 侧向垫板 侧向垫板
表架 表架
液压刚枕
千分表
• 1638 •
岩石力学与工程学报
2012
图 2 侧向反力框架示意图(尺寸单位：mm) Fig.2 Sketch of lateral counter-force frame(unit：mm)
样，解决由于试体表面可能出现变形不均匀导致应
(b) 伺服控制原理
DEVELOPMENT OF ROCK MASS TRUE-TRIAXIAL SITE CREEP TESTING SYSTEM AND ITS APPLICATION
LI Weishu1，ZHOU Huoming1，ZHONG Zuowu1，ZHANG Yihu1，HAO Qingze2
(1. Key Laboratory of Geotechnical Mechanics and Engineering of Ministry of Water Resources，Yangtze River Scientitic Research Institute，Wuhan，Hubei 430010，China；2. Zhaoyang Testing Instruments Co.，Ltd.，Changchun，Jilin 152500，China)
第 31 卷 第 8 期
李维树等：岩体真三轴现场蠕变试验系统研制与应用
• 1637 •
期稳定性问题一直是国内外关注和研究的难点，迄 今尚未得到很好的解决。一方面由于复杂应力状态 下蠕变模型的构建需要更深的理论基础；另一方面， 在三向应力状态下的蠕变试验技术才刚刚兴起，而 且开展的现场试验也不多，有赖于在工程实践中不 断地积累经验、现场测试手段的改进与提高，以及 理论方法上的创新与突破。岩体蠕变模型及参数辨 识方法还停留在单向和双向蠕变试验成果的基础 上，从而限制了高应力环境下岩体蠕变特性的的研 究进程。 岩石室内蠕变试验技术通过 21 世纪近 10 a 的 发展已经较为成熟，设备也十分先进
岩石三轴试验求泊松比
岩石三轴试验求泊松比1.引言1.1 概述概述：岩石三轴试验是一种常用的实验方法，它可以通过施加不同的力和应变状态来模拟地下岩石体受到的力学作用。
在岩石力学研究中，泊松比是描述岩石变形特性的一个重要物理量，它反映了岩石在受力时的应变行为和变形模式。
因此，通过岩石三轴试验求解泊松比成为了岩石力学研究领域中一个重要且常见的问题。
本文将首先介绍岩石三轴试验的基本原理和方法，包括试验装置、试样制备、加载方式等。
然后，我们将详细讨论泊松比的定义和意义，解释泊松比在岩石力学中的重要性以及它与其他力学参数的关系。
接着，我们将说明如何利用岩石三轴试验得到泊松比的具体计算方法。
最后，我们将指出泊松比求解结果对岩石力学性质研究的重要性，包括岩石的稳定性、变形特性及工程应用等方面。
通过本文的研究，我们可以更深入地了解岩石三轴试验的基本原理和方法，并掌握求解泊松比的技巧和方法。
同时，我们也可以认识到泊松比在岩石力学研究中的重要意义，为岩石工程和地质灾害预测等领域提供有力的支撑。
本文的研究成果将对岩石力学研究领域的进一步发展和应用具有重要的指导意义。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以按照如下方式编写：文章结构本文将分为引言、正文和结论三个部分，以探讨岩石三轴试验求解泊松比的问题。
引言部分将首先对本文的主题进行概述，简要介绍岩石三轴试验和泊松比的背景和基本知识。
接着，将介绍文章的结构和组成部分，以使读者对全文有一个清晰的认识。
最后，明确本文的目的，即通过岩石三轴试验求解泊松比，以便进一步研究岩石的力学性质。
正文部分将详细介绍岩石三轴试验的基本原理和方法。
首先，将阐述岩石三轴试验的具体步骤和实验装置，以便读者理解实验过程。
接着，将详细解释岩石三轴试验中各个参数的测量方法和意义。
同时，还将介绍岩石三轴试验中使用的应力路径和加载方式。
在此基础上，将详细解释泊松比的定义和意义，以使读者对该指标有一个清晰的了解。
结论部分将总结本文的研究内容和结果。
(完整word版)动三轴试验与应用
动三轴试验原理与应用102299 史剑摘要: 建筑物地基和土工建筑物在动荷载作用下发生振动，土的强度和变形特性都要受到影响，在不同动荷载下土的强度和变形各不相同，其共同特点是都将受到加荷速率和加荷次数的影响。
土体动态测试技术，直接影响着土动力特性研究和土体动力分析计算的发展，起着正确揭示土的动力特性规律和完善分析计算理论的重要作用，是土动力学发展的基础。
应用动三轴试验测试土的动力特性指标，是土工试验中较先进的试验手段，在我国已逐步得到推广应用。
利用动三轴试验可以确定土的各项动力参数，应用这些参数进行土的稳定性分析计算等问题，可以更好地为工程建设服务。
关键词：动三轴、试验原理、试验操作、试验结果、影响因素、试验应用一、概述地震是我们这个星球地质运动的一部分，我们必须想办法保护自己，是自己不受到伤害，可以应用好的工程学原理来减轻地震运动对结构物的危害。
另外，我们还需要评估土层的特性。
无论是已有建筑还是待建建筑都可以通过结构物间的良好连接来减少振动造成的危害。
引起土体振动的振源可分为天然振源和人工振源两种。
地震、波浪力、风力都是天然振源，交通荷载、爆炸、打桩、机器基础都是人工振源，这些振源的振动频率、振动次数和振动波形各不相同。
天然振源发生随机振动的激振力，人工振源有随机振动也有周期性振动。
例如爆炸等瞬时荷载引起的振动是随机的，连续运转的机器引起的振动是周期性的。
在不同动荷载下土的强度和变形各不相同，其共同特点是都受到加荷速率和加荷次数的影响。
动荷载都是在很短的时间内施加，一般是百分之几秒到十分之几秒，爆炸荷载只有几毫秒。
土在快速加荷下，强度比静荷载时提高，变形比静荷载时减小，如果荷载在数十秒时间内保持不变，就可以不考虑加荷速率的影响，作为静力问题处理。
动力荷载一般是往复多次施加或周期性连续作用，与静荷载是一次加上不同，随着加荷次数增多。
松砂将因引起体积压缩而密实，在不排水条件下则发生孔隙水压力上升而强度下降，甚至发生振动液化，所以土在动荷载作用下要考虑加荷次数的影响[5]。
岩体原位试验新技术在水电工程中的应用
浅述岩体原位试验新技术在水电工程中的应用摘要：随着我国经济的发展，水利水电工程建设也呈现蓬勃发展的态势。
本文简要介绍了几种水电工程中岩体原位试验的新技术及这些技术在水电工程复杂岩体力学中取得的初步成果，供所需者借鉴。
关键词：岩体原位试验新技术；水电工程；应用中图分类号： k826.16文献标识码：a 文章编号：近年来，随着科学技术的发展，推出了柔性承压板法岩体原位流变试验技术、复杂应力路径岩体原位高压真三轴试验技术、坚硬岩体破坏时效原位三轴流变试验技术、声发射定位技术研究岩体变形式破坏机理测试等，并在部分大型水电工程复杂岩体力学研究中得到应用。
一、柔性承压板法岩体原位流变试验岩体原位流变试验的关键是加压方法和加载设备。
加压上，三轴加压流变试验获得流变模型相对简单，但试验过程复杂；柔性承压板法流变试验过程简单，但流变模型及计算公式复杂。
对于岩体流变试验设备，一要保持施加压力长期稳定，二是潮湿环境中保证数据采集系统正常工作。
为此，研制ylb－60现场岩体流变试验设备，提出了柔性承压板法岩体原位流变试验技术，推导了柔性承压板加载五参量广义kelvin模型等岩体蠕变公式（式1、图1）。
式中: w为岩体变形；f 为柔性承压板加载系数；p 为施加压力；μ为岩体泊松比；k为岩体体积模量；t为加压时间；eh，e1，e2 分别为不同原件弹性模量(见图1)；η1，η2 分别为不同原件黏滞系数。
图1 五参量广义kelvin 模型柔性承压板法岩体原位流变试验场如图2，获得典型曲线如图3，采用非线性最小二乘法拟合反演岩体蠕变五参量广义kelvin 模型参数。
研究表明: 五参量广义kelvin 模型与试验曲线相关性明显优于三参量广义kelvin 模型( 图4) 。
图2 柔性承压板法岩体原位流变试验场景图3 柔性承压板法岩体流变试验典型曲线二、复杂应力路径下岩体原位高围压真三轴试验技术针对某深埋引水隧洞开挖高应力复杂应力路径岩石力学问题，研制了txgw-20 型微机控制现场岩体真三轴伺服试验系统。
岩石常三轴试验中应变测量技术
岩石常规三轴试验中位移和应变测量技术哑咣嘿1 岩石常规三轴试验随着现代化经济进程，基础设施的完善，工程建筑的兴盛、新型材料的应用、地质灾害频发、环境保护的倡导。
三轴试验已经广泛应用于岩土工程、建筑材料、地质灾害研究与应用等领域。
在众多的三轴试验当中，常规三轴压缩试验是最为基础也是应用最为广泛的试验。
特别在岩土工程领域，岩石三轴试验承担着边坡稳定、巷道(隧道)围岩维护等与岩石品质密切相关的科学研究和工程应用的重任。
常规三轴压缩试验三轴压缩试验通常分为常规三轴压缩试验（又称假三轴压缩试验）和真三轴压缩试验，其中前者的试样处于等侧向压力的状态下，而后者的试样处于三个主应力都不相等的应力组合状态下。
一般情况下岩石所处环境中水平方向压力相当，只有竖直方向上存在较大差异，本文所讨论的是常规三轴压缩试验。
常规三轴试验用圆柱或棱柱试件进行测试，试件放在试验舱中轴线处，通常使用油实现对试件侧向压力的施加，用橡胶套将试件与油隔开。
轴向应力由穿过三轴室顶部衬套的活塞通过淬火钢制端面帽盖施加于试件之上。
通过贴在试件表面的电阻应变片可以测量局部的轴向应变和环向应变[1]。
根据《工程岩体试验方法标准》[2]中的三轴压缩试验为强度试验。
由不同侧压条件下的试件轴向破坏荷载计算不同侧压条件下的最大主应力，并根据最大主应力及相应施加的侧向压力，在坐标图上绘制莫尔应力圆；应根据莫尔—库仑强度准则确定岩石在三向应力状态下的抗剪强度参数，应包括摩擦系数和粘聚力c值。
试验机的发展由早期简单的篮子盛有重物加载到杠杆系统加载再到液压加载，经历了近5 个世纪。
20 世纪30 年代到60 年代，人们在为增加压力机的刚度而努力，直到出现了液压伺服技术，并结合提高试验机的刚度才形成了可以绘制材料全应力-应变曲线较为成熟的技术[3]。
图1-2 橡胶密封机制a 将套筒插入试验舱b 组装试验舱液压三轴试验机在采用液压私服技术的三轴试验中，应变片导线穿过密封橡胶套筒、试验液、以及带隔塞的实验舱。
岩石动三轴试验原理
岩石动三轴试验原理一、引言岩石是地球上最常见的地质材料之一，其力学性质对于岩土工程和地质灾害研究具有重要意义。
而岩石动三轴试验作为一种常用的岩石力学试验方法，被广泛应用于岩石力学性质研究和工程实践中。
本文将介绍岩石动三轴试验的原理及其基本步骤。
二、岩石动三轴试验原理岩石动三轴试验是一种在应力作用下研究岩石变形和破坏的试验方法。
其原理基于以下两个假设：1. 岩石是一个各向同性材料，其力学性质在各个方向上是相同的。
2. 岩石在受到外界应力作用时，其变形和破坏是由于内部应力超过了岩石的强度引起的。
在岩石动三轴试验中，将岩石样品置于试验设备中，并施加三个方向上的应力。
其中，一个方向上的应力称为主应力，另外两个方向上的应力称为副应力。
通过施加不同大小的应力并观察岩石样品的变形和破坏情况，可以研究岩石的力学性质。
三、岩石动三轴试验步骤岩石动三轴试验通常包括以下几个步骤：1. 样品准备：选择代表性的岩石样品，并进行必要的加工和尺寸处理，使其适应试验设备。
2. 设备调试：根据试验要求，对试验设备进行调试，确保其正常运行并满足试验条件。
3. 样品安装：将样品放置在试验设备中，注意保证样品的正确安装和紧固。
4. 应力施加：根据试验要求，通过试验设备施加主应力和副应力。
主应力通常通过油压或液压系统施加，而副应力则通过外部荷载施加。
5. 变形监测：利用变形传感器或其他监测装置，实时监测岩石样品在应力作用下的变形情况。
6. 试验记录：记录试验过程中的关键参数和观测数据，以备后续分析和研究。
7. 试验结束：根据试验要求，停止应力施加，并将试验设备恢复到初始状态。
8. 数据分析：根据试验结果，进行数据处理和分析，获得岩石的力学性质参数。
四、岩石动三轴试验的应用岩石动三轴试验广泛应用于岩石力学性质研究和工程实践中。
通过该试验可以获得岩石的强度、变形特性、破坏模式等重要参数，为岩土工程和地质灾害研究提供了可靠的依据。
例如，在岩石工程中，可以利用动三轴试验结果确定岩石的承载力和变形特性，从而指导工程设计和施工。
岩石真三轴加载方式简介
岩石真三轴加载方式简介标题：岩石真三轴加载方式简介简介：在岩石力学实验中，真三轴加载是一种广泛应用的试验方法，用于模拟岩石体在地质构造和工程应力环境下的力学性质。
本文将介绍岩石真三轴加载方式的原理、应用范围和实验流程，以及对该方法的观点和理解。
正文：一、真三轴加载方式的原理岩石真三轴加载是一种力学试验方法，通过施加不同的压力和应力路径，模拟地质构造和工程应力环境下岩石体的力学行为。
其原理可以总结为以下几个方面：1. 压力：在试验中，岩石样品被置于真三轴装置中，通过施加垂直于样品表面的压力，模拟地下岩石体受到的地应力。
2. 水平应力：通过施加水平应力，可以模拟岩石体在构造运动或地震作用下的应力环境。
3. 剪切应力：施加剪切应力，可以模拟岩石体受到的断层或滑动面的应力环境。
二、真三轴加载方式的应用范围真三轴加载方式广泛应用于岩石力学、工程地质和地震学等领域，主要用于研究岩石体的强度、变形和破坏特性。
以下是该方法的一些主要应用：1. 岩石力学性质研究：真三轴试验可用于测定岩石的强度、变形和破坏特性，为岩石工程设计提供依据。
2. 地质构造模拟：通过模拟不同地质应力环境，真三轴加载可以帮助研究者了解地质构造的演化和岩石体的变形过程。
3. 地震动力学研究：真三轴试验可用于模拟地震作用下的岩石体行为，研究岩体的动力响应和地震破坏机理。
三、真三轴加载实验流程真三轴加载实验通常包括以下步骤：1. 样品制备：选择合适的岩石样品，进行尺寸和形状的加工，以及必要的圆整和平整处理。
2. 样品固定：将样品粘贴或夹持到真三轴装置的样品台上，并确保样品牢固固定。
3. 施加压力：根据实验设计要求，施加垂直于样品表面的压力，模拟地下岩石体的地应力。
4. 施加水平应力和剪切应力：通过调整真三轴装置中的机械组件，施加水平应力和剪切应力。
5. 数据采集：实时记录并采集岩石样品在加载过程中的应力应变数据。
6. 实验结果分析：根据实验数据，分析岩石样品的强度、变形和破坏特性。
岩石三轴强度实验细则
岩石三轴强度实验细那么试验五岩石三轴剪切强度试验（一）目的与意义测定在有限侧压条件下，岩石根据强度及变形特征，并借助三轴实验，结合抗拉，抗压实验结果，确定岩石的极限应力圆包络线（强度包络线）。
（二）定义是指岩石在三向应力作用下，抵抗破坏的能力。
岩石三轴试验是将岩石样品放在三向应力状态下的压力室内，测其强度和变形，通过试验可确定岩石的强度包络线，并计算出内聚力 c 和内摩擦系数。
（三）根本原理岩石室内三轴实验是在三向应力状态下测定和研究岩石试件强度及变形特征的一种室内实验。
本实验是在1 3? ? ? ? ? 条件下进行的，即为常规三轴实验。
（一）设备与材料 1．实验设备：（1）岩石三轴应力实验机；（2）压力室；（3）油泵；（4）岩石钻样机；（5）岩石切样机；（6）岩石磨平机 2．实验材料：（1）液压油；（2）游标卡尺；（3）乳胶膜；（4）三角尺；（5）量角器；（6）活扳子；（7）螺丝刀；（8）记号笔；（9）钳子；（10）记录纸；（11）标准岩石样品 50×100mm；（12）胶布；（13）电笔。
三轴试验：1、真三轴：1? >2? >3? ; 2、假三轴（常规三轴）：1? >2? ＝3? ，等围压。
岩石三轴试验机是在普通压力机上装配成符合技术要求的三轴压力室，压力室必需有保持侧压力稳定的稳压装置。
（二）试验步骤岩石三轴试验机是在普通压力机上装配成符合技术要求的三轴压力室，压力室必须有保持侧压力稳定的稳压装置。
1．三轴试验样品数量不少于 5 块，不同围压 1 块；精度，测量试件尺寸：1）尺寸：（1）圆柱体试件直径Φ48~54mm，高 100mm；（2）试件直径与高度，或边长之比为 1：2.00~2.50。
2）精度：（1）、两端面的平行度最大误差不超过 0.05mm；（2）、在试件整个高度上，直径误差不超过 0.3mm；（3）、端面应垂直试件轴，最大偏差不超过 0.25 度。
三轴岩体的蠕变本构关系
三轴岩体的蠕变本构关系1. 引言三轴岩体的蠕变本构关系是岩石力学中重要的研究内容之一。
岩石具有蠕变现象，即在长时间内受到固定应力条件下的变形，而不产生破坏。
了解岩石的蠕变本构关系，可以帮助工程师和地质学家更好地预测和评估岩体的稳定性，并制定相应的工程措施。
本文将就三轴岩体的蠕变本构关系进行详细的讨论。
首先介绍蠕变现象的基本概念和原因，接着分析三轴应力条件下岩石的蠕变本构模型，最后讨论与蠕变有关的实际工程应用。
2. 蠕变现象的基本概念和原因蠕变是指岩石在持续应力作用下，在一段时间内发生的不可逆的塑性变形。
岩石的蠕变是由于岩石中的微观结构、岩层应力和温度等因素的相互作用导致的。
蠕变的主要特点是时间依赖性、应力依赖性和温度依赖性。
蠕变现象的原因可以归结为以下几个方面：1.微观滑移：岩石中的矿物粒子在应力作用下沿着晶格面发生滑动，导致岩石的塑性变形。
2.变形机制的改变：随着应力的增大，在岩石中可能会发生相变或应力纵横比例的改变，使岩石的变形机制从弹性变形转变为塑性变形。
3.微观裂隙闭合：岩石中存在许多微观裂隙，应力的作用可以导致裂隙的闭合，从而使得岩石的整体体积减小。
4.岩石中的流变作用：一些岩石中含有流体，流体的粘滞性和岩石的变形有关，从而影响了岩石的蠕变行为。
3. 三轴条件下的蠕变本构模型三轴岩体的蠕变本构模型是研究岩石蠕变行为的基础。
常用的蠕变本构模型有路易斯、布钦斯基、本特耳和马尔钦科夫等模型。
以下将简要介绍本特耳模型。
本特耳模型是岩石蠕变本构模型中的一种经典模型，它基于弹塑性理论和线性粘弹性理论，并考虑了时间、应力和温度对岩石蠕变的影响。
本特耳模型可以用下面的方程表示：ϵ̇ij=σij−A ijσkk2η+B ijklσ̇kl在上述方程中，ϵ̇i j表示应变速率，σij表示应力，η表示粘性系数，A ij和B ijkl分别表示本特耳模型的参数。
本特耳模型考虑了岩石在不同应力状态下的不同时变特性，并且可以根据实际的蠕变试验数据来确定参数。
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力不均匀的问题，因此也称为“柔性液压枕” 。该元 件的关键还在于是否能提供高压，取决于材料及加工 工艺。液压钢枕的尺寸也可以根据试样尺寸定制。 轴向加载传力分系统中，当试体产生大变形 时，轴向千斤顶在伺服控制作用下会自动伸长活塞 以补充由于试体本身的变形产生的沉降，侧向伺服 控制系统也在力图保持侧压使钢枕自由伸缩，所以 破坏时不会使上部构件跨塌。经过对坚硬岩体和软 岩的试验验证，整个系统稳定性好。 2.2 伺服与控制子系统
(c) 实物照片
图 1 岩体真三轴现场蠕变试验系统装置结构示意和实物照片 Fig.1 Sketch of equipment configuration and photo of rock mass true-triaxial site creep testing system
伺服子系统原理示意见图 1(b)。由独立工作又 能通过电脑联动的 3 个动力源组成。其主要构件为 滚珠丝杆式油压出力装置、测量控制元件等。滚珠 丝杆式油压出力装置由伺服电机、丝杆式油缸、旋 转式充溢装置及电子行程限位器组成，通过高压油 管与千斤顶或者钢枕连接，提供轴向或侧向加卸载 动力。充溢装置主要功能是为出力设备补充油液， 测量元件通过线缆与采集控制子系统连接，控制三 向伺服机按指令工作。 该子系统的核心部件为伺服电机及伺服控制 器，产自德国，通过压力传感器反馈的实际压力值 与目标值比较后，精细调整差值并逼近目标值而达 到自动伺服控制目的。其特点是响应速度快，压力 波动小。 2.3 变形测量子系统 变形测量子系统参见图 1，包括支架、测针、 数字千分表等，其功能为提供一套独立、不受加卸 干扰的稳定结构，用于测量试体 3 个方向的绝对变 形。传感器为容栅式，分辨率为 1 m，并通过数据 线与电脑控制平台连接，测试数据实时采集、自动 保存，并且能够自动成图。 2.4 自动采集子系统 自动采集子系统包括电脑控制平台、内部网络 系统、EDC 控制器。EDC 控制器和伺服与控制子系 统上的压力及位移传感器连接，EDC 控制器通过网
第 31 卷 第 8 期
李维树等：岩体真三轴现场蠕变试ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ系统研制与应用
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期稳定性问题一直是国内外关注和研究的难点，迄 今尚未得到很好的解决。一方面由于复杂应力状态 下蠕变模型的构建需要更深的理论基础；另一方面， 在三向应力状态下的蠕变试验技术才刚刚兴起，而 且开展的现场试验也不多，有赖于在工程实践中不 断地积累经验、现场测试手段的改进与提高，以及 理论方法上的创新与突破。岩体蠕变模型及参数辨 识方法还停留在单向和双向蠕变试验成果的基础 上，从而限制了高应力环境下岩体蠕变特性的的研 究进程。 岩石室内蠕变试验技术通过 21 世纪近 10 a 的 发展已经较为成熟，设备也十分先进
收稿日期：2012–04–16；修回日期：2012–06–14
基金项目：国家重点基础研究发展计划(973)项目(2011CB710603)；国家自然科学基金资助项目(51179013)；水利部公益性行业科研专项(201001008) 作者简介：李维树(1963–)，男，1992年毕业于武汉水利电力学院电力系统及其自动化专业，现任高级工程师，主要从事岩土力学试验方面的研究工 作。E-mail：lws_lwslws@
。但室内蠕
变试验因加载能力有限，试样尺寸小而代表性不足， 难以客观反映工程岩体的时效特性。现场蠕变试验 设备和方法多为单向和双向加卸载方式，且现场试 验设备适应环境能力差，自动化程度低；国内外也 相继研制了各具特点的现场三轴试验设备[5]，这些 设备虽然实现了三向加载，但均存在应力低、试样 尺寸小、压力波动范围大、适应环境能力差、人工 读数误差大等缺点，不适应我国西部大中型水电工 程中的大型地下厂房、深埋超长大直径引水隧洞、 交通工程中深埋隧道、高应力地区陡高边坡，以及 城市地下空间的开发利用等岩体时效特性性研究。 如锦屏二级引水隧洞[6-7]，最大埋深 2 525 m，埋深 大于 1 500 m 的洞段长度占全洞长的 75%，最大埋 深处最大地应力达 70 MPa，最小主应力 26 MPa， 穿越软质绿片岩和硬质大理岩和砂岩。尽管 80%以 上岩体为硬质岩，但开挖后频繁发生岩爆，片帮、 剥蚀严重且时效性显著。又如大渡河梯级开发的第 八级水电站截弯取直引水隧洞及地下厂房穿越软质 二云片岩，大直径隧道长达 16 710 m，最大埋深 1 220 m。高应力条件下软岩蠕变特性可能十分突出。 真正意义上的现场蠕变试验设备应能适应现 场复杂多变的环境，且能长时间自动稳压和自动记 录数据。长江科学院在 20 世纪 80 年代末和 90 年代 初就启动了现场蠕变试验设备研制，早期的蠕变仪 采用氮气瓶作为气源，通过恒定的气压保持液压的 相对稳定，完成了三峡永久船闸边坡岩体各项蠕变 试验[8]，建立了边坡岩体蠕变模型，但试验压力低， 数据采用人工读数记录方法，适用于软弱结构面的 长期蠕变试验。21 世纪初，长江科学院联合仪器厂 家开发了第二代剪切蠕变仪，该套设备的核心产品 是气液泵及数据采集系统，工作压力在第一代基础 上大大提高，且压力波动范围减小，初步实现了自 动稳压和自动采集目标，在白鹤滩等水电工程开展
[1-4]
了结构面、垫板法蠕变试验[9]，但压力水平及稳压 精度难以适应深部高应力环境。为此继续联合开发 了第三代产品：RXZJ–20000 型岩体真三轴现场蠕 变试验系统(以下简称“蠕变系统”)，该系统充分 利用现代高科技手段，集机械电子及计算机控制技 术精华，其突出特点是：真三轴，大尺寸，全自动 控制，压力波动小，应力、应变测量精度高。利用 该系统成功地对锦屏二级水电站深埋大理岩进行了 不同应力路径的真三轴试验。目前正在对大渡河丹 巴水电站厂房区软质二云片岩进行蠕变试验。应用 实例充分证明，该系统设计新颖，技术先进，稳定 性好，在整体技术上达到了国际领先水平。
1
引
言
调整后的复杂应力场。由于这些工程岩体赋存在高 地应力环境中，无论是远离洞室围岩体还是近场围 岩的力学响应表现出与浅部岩体根本的差异，其强 度具有明显的非线性特征和显著的时效特征。高应 力环境下工程岩体时效变形与破坏行为的预测及长
在高地应力地区，因开挖卸荷使洞室周边岩体 应力状态改变，应力衰减梯度大，导致近场围岩的 承载能力也随应力状态的改变而不同，引起工程岩
Abstract：In light of the characteristics such as complicated stress variation after excavation unloading in high geostress environment，RXZJ–20000-typed computer servo-control rock mass true-triaxial site creep testing system has been developed. The main structure，function features and usage of the system are introduced in detail. Verified by the actural engineering practice，the system has the following features of high geostress，large size， complete process of stress and strain，high precision， high efficiency，multifunction and convenient for removing and installation. The system has changed the status that true-triaxial site creep test equipment has a low loading level， big pressure fluctuations， low test precision， single stress path and low degree of automation at present. The successful manufacture of the RXZJ–20000-typed rock mass true-triaxial site creep test system provides a new way to the study of the time-effect of deep rock under the condition of multiaxial stress；and it is the most advanced larger servo test instrument at home and aboard. It is suitable for long-term creep test of the hard and soft rock masses of large-scale artificial slope，deep large-span tunnel and underground caverns. Key words：rock mechanics；rock mass true-triaxial site creep testing system；high stress；servo-controlled and automatic information collection；rock mass time-effect 体的失稳破坏的本质是岩体的强度不足以抵抗围岩
DEVELOPMENT OF ROCK MASS TRUE-TRIAXIAL SITE CREEP TESTING SYSTEM AND ITS APPLICATION
LI Weishu1，ZHOU Huoming1，ZHONG Zuowu1，ZHANG Yihu1，HAO Qingze2
(1. Key Laboratory of Geotechnical Mechanics and Engineering of Ministry of Water Resources，Yangtze River Scientitic Research Institute，Wuhan，Hubei 430010，China；2. Zhaoyang Testing Instruments Co.，Ltd.，Changchun，Jilin 152500，China)