GCTS岩石力学试验系统简介

RTR-3000试验曲线
快速脉冲衰减渗透实验
快速脉冲衰减渗透实验模块
试验示意图
测试的原理是，在一定的应力条件下（设定轴压和围压），固定试样一端的孔压，降低另一端的孔 压，这样在试样的两端形成初始的渗透压差，随着流体在岩样裂缝中渗流，孔压差不断降低，测定 孔压差在一定时间段内的衰减过程，就可以按照如下公式计算出试样在这一应力状态下的渗透率。
GCTS差应变曲线分析测试仪（DSA-12）用于测试受压条件下的方形岩石试件，以确定其原位应力 状态。使用DSA-12可以得到裂缝闭合的裂缝孔隙分布特性以及在其它参数中用到的裂缝闭合压力 的裂缝方向。DSA-12提供12个高精度的能承受140MPa压力的LVDT电缆出口密封件，将压力室内 的电缆引出压力室。
声发射实验
RTR-3000试验曲线
声发射实验
RTR-3000试验曲线
声发射实验
RTR-3000试验曲线
断裂韧度实验
RTR-3000试验曲线
断裂韧度实验示意图
实验对象：直径50mm大理岩 实验条件：静态加载，采用框架位移0.002mm/s控制加载 实验结果：峰值强度1.102kN
水压致裂实验
RTR-3000试验曲线
CVA波速各向异性实验
CVA波速各向异性实验模块
GCTS CVA-100径向波速各向异性测试仪用于岩石地应力测试，可以用来测量岩心试件 不同角度和高度的的压缩P波河剪切S波的波速，从而确定岩石上的主应力方向。
DVA差应变实验
RTR-3000试验曲线
DVA差应变实验模块
实验结果曲线
岩石力学测试试验，同时可以在岩石三轴仪
压力室内完成高温高压岩石真三轴情况下力
学特性试验，且可以独立控制三向应力大小
优点：MTS815研发时间长，属于 和加卸载（最高70MPa），可以模拟岩爆试
标准化批量生产设备，系统可靠 验；围压、孔压和渗透压均达到140MPa；
性高，国内多套MTS 815试验系统 声发射探头承压和耐高温分别为140MPa和
直接拉伸实验
RTR-3000试验曲线
直接拉伸实验示意图
实验对象：100mm×150mm石灰岩 实验条件：静态加载，采用框架位移-0.002mm/s控制 实验结果：如下图所示，峰值-13.4kN
巴西劈裂实验
RTR-3000试验曲线
巴西劈裂实验示意图
巴西劈裂试验曲线
实验对象：直径50mm，厚度50mm的大理岩 实验条件：静态加载，采用框架位移0.002mm/s控制 实验结果：峰值为17.801kN
；
真三轴 试验
不配备
独立控制σ1,σ2,σ3或者ε1，ε2，ε3、应变测量，LVDT传 感器量程+/-2.5 mm，精度0.25%、试样尺寸： 50×50×100 mm、最大工作压力70MPa、最大工作温度 150℃，且可以独立控制三向应力大小和加卸载，可以 模拟岩爆试验
参数对比
优缺点
优点：此系统不仅可以完成高温高压下常规
140MPa
210MPa
温度
200°C
200°C
拉伸荷载
2300KN
200KN
Φ100×L200mm，Φ50×L100mm（可 试件直径范围从25mm到 试样尺寸 兼容100mm以内其他直径尺寸的岩 100mm，高度为直径的2倍
样）
渗透率测量 范围
1×10-16 ~5×10-20m2做渗透和蠕变实验 时，可以做声波和声发射测试，检 测波速变化，同时采集声发射信号
参数对比
可做多种渗透试验，具有HPVS-400 防腐孔隙流体传
递容器：防腐蚀容器，用于盐水等腐蚀性液体，连接
孔压增压器和岩石三轴压力室，用于岩石三轴试验中
MTS 815试验系 进行孔压控制，渗透测试中的水头压力，水压致裂测
统可做多种渗透 试中流体压力等。绝对压力范围：140MPa，可选
渗透试 试验，包括间断 210MPa 、差压范围：1000kPa 、体积容量：400cc，
GCTS岩石力学试验系统调研
学生：吴斐 2018.05.10
外
观
GCTS-RTR岩石三轴仪标准：符合ISRM岩石三轴测试要求 符合美国ASTM D2664-04标准
参数对比
参数
MTS 815
RTR-3000
轴向荷载
4600KN
3000KN
框架刚度
10.5e9N/m
10e9N/m
围压、孔压 和渗透压
超声测试是一种无损的检测方法，可以得到压缩波（P波）和剪切波（S波）的 波速信息，这些波速用来计算动弹性常数，如泊松比、杨氏模量（E）、体积模 量（K）和剪切模量（G）。
超声波实验
RTR-3000试验曲线
P波
S波
系统也可以获得单个测量结果或者预设次数的多个测量结果和其他测试参数。T1，T2 和T3是脉冲发生端，RX1，RX2和RX3是接收端，分别采集P波、S1波和S2波。可以通过 OUTPUT端口可以把测试波形输出到通用的示波器上。
横波波速变化趋势等。
单轴压缩试验、直接拉伸试验、巴西劈裂 试验、断裂韧性实验、蠕变试验及松弛、 三轴围压系统、三轴孔压系统、支持水压 致裂试验、渗透试验模块以及做相应试验 用的模具
6通道声发射信号处理，每个通道每秒 10MSPS采样率、 18位的分辨率，每个通道 ，4个高通和6个低通滤波选择、6个前置放大 器，可以切换增益，10kHz-1.2MHz的滤波带 宽和低噪音、可实时进行单轴或三轴三维定 位AE事件、最大围压可达140MPa；温度： 200℃
RTR-3000试验曲线
水压致裂实验示意图 实验对象：直径50mm，中孔直径6-8mm的大理岩 实验条件：40MPa围压、80KN轴向力、20MPa孔压，静态加载，采用孔压位移 0.002mm/s控制 实验结果：如下图所示，峰值51.55MPa
真三轴实验
RTR-3000试验曲线
真三轴实验示意图
真三轴试验曲线
，用于岩石三轴试验中进行孔压控制，渗透
测试中的水头压力，水压致裂测试中流体压
力等；高级一键全自动密封技术，无需操作
。缺点：力学模块比MTS要差
当前报 价
约770万元。（MTS总部还在准备 定制型的腐蚀介质渗透的报价方 案）
免税价格156万美元约1000万元
RTR-3000简介 GCTS试验系统
RTR-3000简介
验 渗透和气体渗透 具有压力和排泄孔；具有油-水-气相对渗透率测试装
（川大MTS没有 置：接入GCTS公司控制器和后处理软件所有部件同步
）
控制，保证所有数据同步采集、单泵体积：103ml、流
速范围：0.00001ml/min- 60ml/min、驱动分辨率：
9.6nL、流速精度：设置点的±0.3%、压力：0-70MPa
ULT-200超声波速测试系统：20MHz采样速率 ，16位分辨率，P波和S波波速测量超声探头 ，其晶体频率：200kHz、1MHz，超声波传感 器耐压：210MPa，耐温：200℃，可同时测 轴向和横向超声波传播 单轴或三轴压缩、蠕变、松弛、抗压强度、 抗拉强度、弹性模量、体积模量、剪切模量 、内聚力和内摩擦角、泊松比、渗透率、应 力敏感性、动态岩石力学参数
RTR-3000试验曲线
快速脉冲衰减渗透实验
初始差压：550.2kPa，结束差压： 10.2kPa，测试时间：2306.5s
渗透系数K=3.42uD。
初始差压：637.1kPa，结束差压： 10.1kPa，测试时间：2028.5s
渗透系数K=4.04uD。
升温实验
RTR-3000试验曲线
升温至200℃
RTR-3000试验曲线
岩石动态三轴压缩实验
装样及破坏后的试样
应力应变曲线
实验对象：砂岩，长101.3mm，直径：49.62mm 实验条件：运用动态加载模块进行动态试验，并进行多级加载，直到试样破坏 实验结果：岩石破坏强度59.3MPa，残余强度29.6MPa
超声波实验
RTR-3000试验曲线
Hale Waihona Puke Baidu
超声波测试系统
实验对象：50mm×50mm×100mm大理岩 实验条件：40MPa围压、30MPa孔压，静态加载，采用框架位移0.002mm/s控制 实验结果：如下图所示，峰值214.29MPa
真三轴实验
RTR-3000试验曲线
真三轴实验示意图
真三轴试验曲线
实验对象：边长50.03×50.03mm，高度100.18mm的长方体样 实验条件：先三个主应力方向以相同加载速率加压到10Mpa,保持最小主应力不变，然后 中间主应力方向和最大主应力方向以相同加载速率加压到40MPa，保持中间主应力大小 不变，最大主应力一直加压直至试样破坏。
DSA差应变测量装置
HPVS-400防腐孔隙流体传递容器
RTR-3000简介
快速脉冲衰减渗透
RTR-3000试验曲线
岩石单轴压缩实验
应力应变曲线 实验对象：直径50mm大理岩 实验条件：静态加载，采用轴向应变0.002%/s控制加载 实验结果：峰值强度57.6MPa（113.06kN）
RTR-3000试验曲线
压力室
围压/孔压压力体积控制柜
RTR-3000简介
软件界面
高温控制测量装置
RTR-3000简介
断裂韧度试验装置
巴西劈裂装置
RTR-3000简介
水压致裂实验装置
真三轴装置
RTR-3000简介
直接拉伸试验装置
ULT-200 超声波测量控制器
RTR-3000简介
声发射装置
CVA波速各向异性
RTR-3000简介
岩石单轴压缩实验
应力应变曲线
荷载曲线
实验对象：直径50mm大理岩 实验条件：静态加载，采用轴向应变0.002%/s及径向应变-0.002%/s控制加载 实验结果：峰值强度（78.63MPa）154.72kN
RTR-3000试验曲线
岩石三轴压缩实验
装样及破坏后的试样
应力应变曲线
实验对象：直径25.5mm，高度49.68，质量57.67g 实验条件：静态加载，采用轴向应变0.02%/s控制加载，围压：45Mpa 实验结果：峰值强度182MPa
使用三十多年，仍保持好的稳定 200°C，且超声波测试可同时监测轴向和横
性；一体化的刚性框架，保证单 向波速变化；渗透测试功能木块较优秀，具
轴与三轴试验的全应力应变曲线 有防腐孔隙流体处理模块：用于盐水等腐蚀
；缺点：渗透模块功能不具备抗 性液体，连接孔压增压器和岩石三轴压力室
腐蚀特性。没有真三轴模块
快速脉冲衰减渗透测试法可 达10-20m2
参数对比
AE系统
超声波系 统
常规试验
岩石三轴声波声发射一体化测试系统（川 大MTS没有），可以实现岩石单轴、三轴试 验等试验过程中的声波、声发射及动态弹 模、泊松比，应力与应变等信息的同步测 试，实时采集各类信号的能量、幅值、计 数、频率等参数，岩石声发射位置的定位 ，评价岩体损伤破裂趋势及状态，可以一 次性、多通道地同步采集岩石声波、声发 射信息，可用于微振监测、岩爆监测、岩 石强度测试、岩石裂纹扩展三维定位分析 ，实现岩石破裂过程中声发射震源位置的 准确定位，监测岩石破裂过程中的纵波、
加热带
复合渗透实验
RTR-3000试验曲线
本实验的测量方法主要是通过对上游渗透探头施加瞬态渗透压，测量下 游渗透压力的反应，根据边界条件来评估和计算岩石试样的渗透率。
RTX-3000外观
MTS815岩石力学实验系统
MTS815岩石力学实验系统
谢谢！