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岩石力学测试装备

岩石真三轴测试系统

- 装备名称：

岩石真三轴测试系统

- 型号：

岩石真三轴

- 制造商：

德国APS-WILLE Geotechnik

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产品介绍

产品简介
标准规范
特点优势
手艺参数
主要设置
软件

产品简介

岩石真三轴测试系统

这套别具特色德国wille岩石真三轴试验机系统是为研究种种尺寸及各向应力约束(σ1≠σ2≠σ3)条件下的岩石特征量身定制的解决计划，适用于地球热能偏向的研究者、水文学家、石油资源工程师和矿产开发、地球物理和岩土工程手艺领域的研究者的研究用途。

岩石真三轴试验系统可以知足标准测试参数和州差别测试条件下的要求。可举行产品和效劳的订制，以知足您的种种需求。差别的升级选项可凭证测试选项需求设置。用于差别的试验领域，例如：

??岩石力学研究

??采矿和修建

??石油自然气的勘探和生产

??地热能开发

德国wille岩石真三轴试验系统能够测试从花岗岩到泥石的种种普遍质料，以及高强度易碎岩石的破损条件。岩石真三轴试验系统在通过三个自力的受控主轴（σ1≠σ2 ≠σ3）在立方体试样上施加应力，爆发高达1200kN（或更高）的荷载力。试样室可容纳300mm 的立方体试件，可选配高达150° C 的温度控制以及孔隙压力丈量装置，可以一连举行声发射纪录、超声波测试、水力压裂和渗透（瞬态或稳态）丈量。岩石真三轴试验系统完全自动化，由无邪且可编程的 GEOsys软件控制。提供种种传感器、变送器、丈量和试验选项。

岩石真三轴测试室

立方体岩石真三轴高压测试室装置在刚性框架上，设计用于对岩石试件举行三轴测试。这使得在每个主应力偏向（sigma 1、sigma 2、sigma 3）上举行静态应力应变丈量成为可能。测试室设计用于 300x300x 300mm 的差别立方体试件尺寸（可凭证要求提供更大的试件尺寸）。测试室设计可将液体（可以是盐水）注入立方体的每个外貌以举行压裂测试（钻孔注入测试）或荷载作用条件下的渗透率测试。

以下组件是执行岩石真三轴试验所需的。这些测试可以在差别应力下的差别样本尺寸上举行：

??6 个伺服液压作动器，荷载高达1200kN

??各个面的加载压板

?? 压力控制精度0.1%

??6个集成的高区分率位移传感器 (LVDT)，可在每个应力偏向上举行应变丈量，区分率为0.0001mm

岩石真三轴试验机

主要特点

??大的启齿，使试件装置更简朴

??围压可达50MPa

??岩石真三轴测试室能够施加差别的应力路径或应变率

??岩石真三轴测试室能够遭受动态载荷

??使用辅助机械部件和适配器，系统可测试更小尺寸的试样(边长150mm,100mm 和 50mm)

??包括用于升高和降低底部执行器的内置机构

??测试室能够容纳以下附加仪器：声发射系统、P波和S波超声波丈量、特另外装置，例如被动式电子丈量系统、用于将液体（可以是盐水）注入立方体的每个外貌，以在加载条件下举行压裂测试的组件（钻孔注入测试）

液压源

德国wille液压源系列产品，液压增压器和伺服液压试验系统提供合适的液压油，以知足其试验系统的需求。液压系统的动态性能取决于输入的液压油流量和作动器中的压力，因此我们提供了多种流量以知足您的应用所需的动态性能。所有组件均利便装置、易于磨练。液压动力总成的主要特点是它们提供了与需求相关的流量控制，可在210Bar、280Bar或340Bar的稳固压力下事情，可在位于加载架旁边或距离较量远的位置。

通过水冷系统或风冷系统控制液压油温度。当液压油温度凌驾预设值时，温度开关会关闭液压动力装置，前面板上的指示灯会亮起提醒温度超限�？砂葱枨筇峁┍栈吩倮淙聪低常ㄓ糜谟汀⑺淙矗�，并可将其集成到系统中。

高温高压岩石三轴仪

主要特点

??爆发平稳的液压流体，不会泛起压力尖峰

??流速规模从 3.8 LPM 到 54 LPM

??使用特殊隔音罩以降低噪音水平

??自动可变流量/恒压

??电源操作键位于前面板，也可作为附加选项举行�？夭僮�

??装备上有实体的紧迫阻止按钮

??高温度�；ぃㄏ拗疲�

??热恒温调理阀确保很是小用水量

??清静的内置齿轮泵，具有恒定的供油量

??带电气�；つＪ降牡缁β手甘�

??可提供控制软件

??种种油箱容量

??使用寿命长

??整个液压源包括：高压伺服阀、热交流器、液压油加注口、液压软管组（标准长度）、油滤清器、油压和/或液位计、温度指示器、紧迫阻止按钮、多重隔振、静音内置齿轮泵、泄压阀

选配：循环水系统（冷水机），镌汰冷却水用量；提供风冷和水冷两种类型

前面板结构

指示灯：主开关、紧迫阻止、“最先”、“启动”（指示灯）、重置、压力表、油滤（脏）、油位低（闪灼）、油温高（闪灼）、电机温度（油泵电机过载）、急停（按下急停按钮后亮起）

高温高压岩石三轴仪

风冷方法

风冷却要领使用大型电扇，该电扇迫使空气通过散热器的叶片，以快速有用地降低热液压油的温度。热液压油在散热器中循环变凉恢复事情状态。关于大流量的动力装置，电扇须爆发大宗的凉风，或者建议使用水冷要领。

水冷方法

在这种要领中，使用冷却水来降低油的温度，使其抵达事情温度条件。须凭证液压源的功率，准确盘算冷水的流量，以提供很是适合的制冷性能。接纳水冷方法装置的噪音水平要优于风冷方法。例如，流量为7LPM的液压源，水冷方法的噪音水平为51db，很是清静，而风冷方法为62db（该值以1米距离为单位丈量）。

增压器

增压器为测试样品提供闭环的伺服控制的液体压力。多通道电子控制系统控制增压器内的伺服阀，以爆发相关的围压或孔隙压力，可举行渗透率丈量或水力压裂测试。增压器可在加压的同时，丈量渗透率测试的水量以及三轴测试中的体积转变。

在岩石三轴试验中，需要单独的液压源为增压器提供动力，即主液压动力单位。液压动力单位将流体加压至21MPa (3,000psi)，随即填充到增压器的储液罐。然后增压器将储液器中的流体升高到所需的压力，例如140兆帕或210兆帕。当需要一连流量时，可以选配带有两个伺服阀的双活塞增压器作为准确压力或体积控制。

压力控制的差别模式：??恒压????一连无级很定速率增添或镌汰压力????恒定流量????恒定体积条件闭环控制模式????压力控制方法????位移控制方法

高温高压岩石三轴仪

可选配件：侵蚀性孔隙液体特殊设计计划、特定压力规模的静音高精度电机控制增压器、孔隙液体的温控系统，控制高达140℃

前面板

前面板包括：阀门示意图、液位指示器、压力指示器、手动阀（压力开关，冲洗阀或压力供应/出口作为选配）

且可凭证需求定制：最先/阻止按钮、电子温度指示器、紧迫关闭按钮

增压用具有温度极限规模须加以思量。由于许多试验都是在高温下举行的，因此主要的是让三轴室中的液体在循环到增压器中之前先冷却下来。另外在试验历程中，孔隙压力也可能被加热到温度极限，也应特殊请注重。如忽略了温度规模，贮存器、密封件和其他挠性管可能会损坏。内部传感器能够应对种种试验所使用的温度。德国wille增压器，可将液体加热到约莫140℃，并施加孔隙压力或渗透性试验的液体。在该系列中，所有储液罐、管路和毗连件都完全隔热，以确保将热量损失降至很低。

岩石真三轴测试系统

设置组成：金属柜（可选带脚轮）、储液器、用于二次加压自力油箱的加注泵、阀门控制系统、MOOG伺服阀、高精度压力传感器、泄压阀、高精度线性位移传感器，可指示活塞相对位置、增压器（作动器）、操作控制面板、毗连到作动器的高压软管，毗连到液压动力源的液压软管

备注：增压器需要液压动力装置来提供高达21 MPa（3,000 psi）的液压油（需另订购）。在翻开液压动力装置之前，请检查使用相同液压动力源的所有系统，确保它们处于准确的状态。

闭环控制模式

在对三轴室加压时代以及整个试验历程中，增压器中有压力传感器、线性位移传感器和集成控制器，可从两个传感器吸收反响信号实现闭环控制，以差别的模式选择闭环控制。

岩石真三轴测试系统

压力控制模式

在此控制模式下，来自压力传感器的信号（显示为三轴室压力）将作为控制反响信号。在岩石三轴试验中，压力控制模式是主要选择且常用的控制模式，适合在温度条件下举行试验。

请注重在温度条件下举行试验时，当密闭液体和试样的温度升高时，还须思量热膨胀效应。热膨胀会增添三轴室压力，可是由于控制模式仅控制压力，因此当温度升高时，三轴室内部的压力通常不会增添。

高温高压岩石三轴仪

位移控制模式

位移控制模式，将位移传感器的输出信号选择为系统的控制反响信号。这种控制模式并不盛行，由于在这种模式下控制器对压力转变不举行调解，位移的细小转变会导致三轴室的压力爆发了显着转变。尤其是在温度条件下举行试验时，三轴室内部的密闭液体会爆发热膨胀，三轴室内部的压力会增添，并且无法通过控制器来调解。

孔压系统

机械和水力压裂试验可以在干燥和饱和条件下举行，无需施加孔隙水压力。在后一种情形下，试件将在三轴室外饱和并在饱和条件下装置。

可以升级以施加和丈量孔隙水压力，允许在增添孔隙水压力条件下举行高达50MPa的机械和水力压裂试验。每个压盘外貌的一个孔隙流体端口沿每个主应力轴偏向传送和丈量流体孔隙压力。

岩石真三轴测试系统

首先要为每个装备上添加高达150MPa的立方体高压外壳，以便在增添孔隙水压力高达100MPa的条件下举行机械和水力压裂测试。其次，要施加孔隙压力，须在每个偏向（上游和/或下游）都有一个增压器。每个压盘外貌有两个自力的孔隙流体端口，一个用于运送流体，另一个自力的丈量每个沿主应力偏向的孔隙压力。

渗透试验

系统可以升级实现渗透率试验，可升级三轴室以举行全偏向的渗透测试，包括对每个面举行特殊密封。在每个压板的外貌，应该有一个端口毗连一个增压器，以施加沿每个差别应力偏向的孔隙压力，从而举行定向的渗透测试。这包括专门制造的立方密封件以区别每个外貌（孔隙压力）偏向。压力泵可以设置为恒定流速或恒定压力事情模式。流体通过试件，然后通过过滤器，再从低处流出，被网络在储液器中。

岩石真三轴测试系统

稳态渗透：该要领基于恒定压力差，需要两个单独的注射泵，两个注射泵在试样的顶部和底部爆发恒定的压力差。在这种要领中，使用两个单独的注射泵或双机型注射泵举行试验。

瞬态渗透：该要领需要一个注射泵，该泵控制试样顶部的孔隙压力，并需要监测底部的孔隙压力响应。

水力压裂试验

主系统可团结高压注射泵或高压增压器及相关部件，通过钢管对空心试件上施加恒定的高压流体，举行水力压裂试验。当试件处于所需的主应力和温度下时，在立方体试件一侧的中心施加压力。专用软件�？榻傻街骺刂迫砑�。为了举行水力压裂试验，需要在试件的一个外貌中心钻一个孔，水力压裂口贴在这个面上，并在加载板上举行密封。然后通过端口将所需的压裂压力施加到预钻孔。

备注：每个样本尺寸都需要特制对应尺寸的专用组件。为了注入流体，我们提供了一个高压泵系统，和与试件尺寸团结的高压压板。（该压板具有将流体注入试件外貌中心的通道。）

岩石真三轴测试系统

主要特点

可以在差别压力规模内举行水力断裂试验

可选具有差别端口设置的压板

包括用于水力压裂测试软件�？榈闹魅砑�

可以在有或没有围压的情形下举行测试

必配附件：高压注射泵、钻孔装备 (单独订购)

温度控制组件

该组件允许用户在三轴室内以 0.1°C 的精度控制和监测从情形温度到150°C的温度。温度可以通过主软件控制。专业的控温要领，每个模板上有9个特殊加热器，可高速加热，比古板要领抵达所需温度耗时更短�？刂破魇迪直栈贩聪炜匚�，温度可在外部显示器（应要求）和软件中显示。整套组件使三轴室和试件内的温度差别很是小。

岩石真三轴测试系统

主要特点

??特殊的加热方法

??隔热部件可很大限度地镌汰温度损失

??温度传感器直接丈量试件的温度

??加热元件和传感器牢靠在板层之间的压力密封外壳中

??加热元件内置于板中，使用 PT100 热敏电阻和 Eurotherm温度控制器举行闭环温度控制。加热系统功率高达5400 瓦

??内部温度传感器闭环控制加热

??温度规模从情形温度到150°C，精度<0,1°C

??测试历程中同时监测温度

??控制系统在测试历程中同显示设定温度和现实温度

??通过PC软件实现可编程功效的完全自动化

??测试时代所有控温历程可自由编程，如增添或镌汰斜率、恒温或改变功效

??PC 控制加热系统的控制和数据收罗软件�？椋òǖ缋屡托椋�

超声波试验系统

这是一套完整的超声试验系统，包括所有需要的电气和机械硬件，如信号调理器和脉冲爆发器、超声速率和数据收罗控制器，包括P波和S波（可选S1和S2）组合换能器的超声底座、上帽以及所需的软件。该软件可对岩石试样举行超声波速丈量试验。该试验适用于高达200℃的温度和高达210 MPa的压力。

高温高压岩石三轴试验系统 ? ? ??

数字控制器

数字高速高区分率可扩展实时控制和数据收罗系统，24位区分率，高达10KHz 的控制和数据收罗。动态控制器适用于电机控制系统和液压控制系统�？汕�10V的液压装备，能够收罗种种传感器的信号，例如荷载传感器、LVDT、应变计、引伸计、热电偶等。

控制器功效强盛，允许通过智能传感器插头对丈量传感器和控制参数举行�？榛杓�，�？榭纱娲⑿Ｗ疾问�，因此可以凭证应用无邪使用。

岩石真三轴测试系统 ? ??

主要特点

??多达32个低噪声闭环控制通道，用于静态和动态试验

??每个轴24位区分率（例如，力、位移、压力、应变等）

??具有数字控制器参数设置和所有控制功效之间的无扰切换

??所有控制功效之间平滑转换

??完整、同步传输数据，无任何数据丧失

??数字可调控制器参数（PID 参数）

??简朴无邪的试验或设定点参数调解

??外部毗连的I / 0处置惩罚

??使用电脑软件举行设置和设置

标准规范

特点优势

??高刚度自力结构设计

??六个用于施加自力应力的液压作动器（σ1 ≠ σ2 ≠ σ3）

??用于差别试样尺寸的立方测试室，可达 300*300*300mm

??适用于较小试件尺寸的适配器，例如：200,100 或 50mm 立方体试样

??高压压盘与系统摩擦很是小

??六个高精度位移传感器，用于丈量三个主要偏向上的每个面的应变

??无邪的控制软件适用于险些没有限制的多轴试验的试验要领

??托架结构，便于在 4 个偏向上拆卸和安排试件

??高速动态控制器（2.5kHz 或10kHz），用于监测传感器值并举行闭环控制，例如载荷、位移、位置和体积或流量

??无邪的控制软件，适用于所有试验选项的测试程序

??岩石真三轴试验系统能够施加差别的应力路径或应变率

亮点

??高刚度系统

??切合CE要求

??可提供水冷和风冷液压动力单位

??直接集成在液压缸上的高精度位移传感器

??不需要特另外实验室基础设施

??提供长的机械和电气零件

??高度利便事情

优势

??应力应变闭环控制

??高达10kHz 的动态控制器

??差别的升级选项

??量身定制的装备，涵盖多种手艺规格

??适用于运行破损后的岩石特征的试验

??准确/可重复的效果

??以太网毗连到PC举行数据剖析

??适用于所有试验要领的专用软件

手艺参数

项目	参数指标
静态荷载	高达 2000 kN
作动器行程	100mm (±50mm)
电池压力	高达 20 MPa
温度	可达 +200°C
试样尺寸	300x300x300mm、200x200x200mm、100x100x100m、50x50x50mm

主要设置

岩石真三轴试验机

① 高刚度/重型装备基础，包括4个偏向的液压托架部分

② 真三轴测试室

③ 主应力作动器

④ 伺服液压动力源

⑤ 水力压裂试验增压器

⑥ 高速动态控制器

⑦ 用于孔隙压力/渗透率或水力压裂试验的高压注射泵

⑧ 软件系统

选配项

??差别的压力品级

??差别的样本尺寸

??每个面上的孔隙水压力端口

??渗透性测试（稳态或非稳态）

??用于举行井筒稳固性测试的水力压裂测试组件

??温度控制可从情形温度到150°C

??每个加载面的超声波测试组件 (P & S)

软件

GEOSYS 试验软件

测试系统通过 GEOsys 软件控制，凭证客户订购的装备参数单独举行设置。该软件操作系统凭证每个差别的测试的举行数据收罗。

GEOsys 是 Windows 下的多功效�？榛刂坪褪菔章奕砑�。用户可以通过图形界面上的结构化 Windows 指令对重大的用户自界说试验序枚举行简朴编程。

GEOsys 使用无邪的可编程系统来控制协调种种试验流程的试验装备。无邪的操作面板提供了用于设置硬件装备的工具、用于执行加载程序的编辑器以及剖析、仿真和数据存储功效。软件支持试验情形的�？榛峁�，从而实现无邪的设置。该软件的主要要害特征是用户可以通过图形界面使用结构化的 Windows 操作，简朴而自由地编写标准或重大的试验序列。

Geosys 软件拥有强盛的功效，它不但与币游产品兼容，并且还可以与其他制造商的硬件一起使用，为类似或更高标准的硬件提供数据收罗和试验控制。

高温高压岩石三轴仪

主要特点

??知足所有试验需求的奇异试验平台，无论是土力学、沥青、岩石照旧其他的动态和静态试验

??控制和数据收罗软件

??同步所有动态作动器

??自由可编程的试验序列控制和公式编辑器（升级版）

??使用的并行设置通道对每个通道举行完整的实时数据收罗和闭环控制

??无邪且用户友好

??支持同类厂商功效 ASCII 数据转换选项

??PID 参数的设置（参数优化或调解取决于质料）

??易于治理的用户角色（系统治理员、效劳职员、试验开发职员、实验员）——镌汰蜕化的可能性

??自力于操作系统平台的软件，例如适用于 WINDOWS、LINUX 或 MAC OSX 等

??用户可以通过图形界面使用结构化的 Windows 操作，简朴而自由地编程标准或重大的试验序列

??适用于多达恣意数目的同步且自力的实时、闭环控制通道、机械或试验装备，例如轴向载荷、围压、孔隙水压、孔隙气压等

??硬件组件的治理，自界说丈量值盘算

??语言：英语、德语、俄语、中文、波兰语等

岩石试验�？�

GEOsys专为质料试验中的所有试验应用场合设计，闭环控制静态和动态试验，如应力控制、应变控制、应力路径、循环加载、正弦波、矩形、三角形和自界说波等加载方法。

控制和数据收罗软件，还具有凭证ASTM或ISRM要领运行试验的差别�？�。下面列出的某些试验需选配硬件。凭证客户要求随主要软件一起提供一套或几套�？槿纾�

ASTM三轴抗压强度试验、水压致裂试验、极限强度和断裂强度、静态剪切试验、间接拉伸试验、ISRM岩石三轴压缩试验、岩石孔隙性能试验、孔隙液扩散、循环剪切试验、直接拉伸试验、岩石渗透性试验（稳态法、振荡法、瞬态脉冲法）、孔隙弹性系数试验、静水加载、温控试验、单轴压缩中岩石的变形（ASTM D7012）、圆柱体软硬岩石试样在单轴压缩条件下蠕变（ASTM D7070-16）、Biot系数、比例加载试验、单轴压缩试验、岩石强度试验、圆柱状岩芯试样在三轴压缩条件下蠕变（ASTM D4406-04）、Skempton系数、双轴应变试验、单轴应变试验、数据收罗、破损后试验、孔压控制试验、多轴试验、ISRM断裂韧性试验

高温高压岩石三轴仪