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三轴试验操作步骤1、准备试件，用游标卡尺测量试件长度和直径，用电子天平测量试件质量，并做记录。
2、准备与试件直径相同的上下钢垫块（如有做水压试验则用专用的水压垫块），测量垫块和试件的总长度，准备相应直径的热缩管，热缩管长度比测量总长度少5～10mm，将热缩管套置在垫块和试件上。
3、打开热吹风至最大档，先从下到上将热缩管两侧棱热缩至平滑，然后整个热缩，热缩路径为螺旋式上升。
（图中为缩好的试样和垫块）4、用O型圈分别套在上下垫块的热缩管上。
5、将引申仪套在缩好的样和垫块上，并固定引伸仪底座（以径向引伸仪为试样高度一半为宜），将轴向变形锥固定在上垫块上，注意轴向变形锥尽量保持水平，引伸仪轴向变形杆均应在变形锥外，接触即可，不要使引伸仪轴向变形杆有太大的变形；拧紧引伸仪径向变形杆的变形螺丝，保持与试样接触，同样不要使引伸仪径向变形杆有太大的变形；将装好的试验件放在三轴压力室底座的定位销上，将引伸仪的引线插头插入三轴缸内接口上 (如有水压则需连接进出水管)；在试件上垫块上放置钢垫块，将三轴球形垫（凹面向上）放在钢垫块上，居中；注意从三轴缸内的底座到钢垫块的高度不得超过298mm)。
6、调节三轴压力室底座小车，使压力室筒正好位于底座上方，底座居中；打开主油泵缓缓放下三轴缸，注意三轴缸内壁不得与样品接触，三轴缸上的回油阀朝向后方，直至三轴缸底座卡垫上方，注意调整卡垫位置，使三轴缸能够顺利落下；当三轴缸顺利落下，与三轴缸底座接触没有缝隙时，一人水平端起三轴缸外套环，一人将卡垫卡住三轴缸，然后将三轴缸外套环水平向下套置在卡垫外；此过程须两人操作，操作过程中注意不要踩踏地面上的电线。
7、卸下三轴缸上的吊环；将径向变形和轴向变形引线插入三轴缸外的插槽中，拧紧；将三轴缸推入主机中（推的过程中注意引线，防止把引线拽断）；检查围压控制柜阀门，使其A、C处于开放状态；并打开压力室底座上透明管和加压管的开关检查三轴缸上的最外侧的回油阀，使其保持开启状态；8、打开控制箱中“EDC”电源开关；(如果不做水压试验则不用打开孔压系统电源)打开电脑中“Test”软件，选择连接“EDC”，会出现如下：点“刷新”会出现计算机所查找到的所有控制器选项(如有不同的机器设置则需要选择不同的设置号,默认设置号为1),点“全选”然后“连接”，连接上后将“EDC1”、“EDC2”和“EDC3”按钮按下，控制的相应通道颜色会有变化,如没反应，表明电脑不能控制硬件，停止试验；9、然后开始压力室充液，打开主控制柜上送油开关，当压力室围压油从回油阀流出时，关闭压力室充液泵电源；关闭回油阀、A阀、压力室底座透明管阀；将压力室推至主油缸上,接触轨道上的垫块对正10、调整油源压力,红圈中旋柄顺时针为加压,逆时针为减压,(压力数在压力表上显示,12Mpa时轴压大约可加载到出水口进水口800kN)，同时把冷却水管接到水源上，(注意进出水方向).打开水源进行冷却。
应变控制式三轴仪应变控制式三轴仪用于测量最大周围压力在1.0MPa，直径为39.1mm的土试样。
在轴向静负荷条件下强度和变形特性的三轴剪切力试验，可以进行不固结不排水剪(UU)、固结不排水剪(CU)和固结排水剪(CD)的三轴试验。
实验仪器及参数：仪器：应变控制式三轴仪附属设备：击实筒、饱和器、切土盘、切土器、切土架、原状土分样器、承膜筒、砂样制备模1. 试件尺寸: 39.1 x 80mm，最大直径300mm*高度600mm2. 载荷: 0-10kN，最大载荷可达1500kN3. 应变速率: 0.001 –4.8mm/min. 无级调速4. 工作台行程: 100mm maximum5. 围压: 0 – 2MPa ，最大可以达6MPa6. 反压: 0 – 2MPa ，最大可以达6MPa7. 孔压: 0 – 2MPa ，最大可以达6MPa8. 体积变化: 0 – 50ml9. 轴向位移: 0 – 30mm10. 电源: 220V±10% 50Hz11.仪器尺寸: 主机: 350 x 300 x 1100mm (L x W x H)控制器: 500 x 500 x 925mm (L x W x H)12. 仪器重量: 170kg试样的制备：砂土试样在三轴仪中的制备过程一般为: ①在橡皮膜内将砂样制备至要求密度; ②加吸力稳住试样,拆试样模,测量试样尺寸; ③安装三轴室,加小围压(约25 kPa) ,释放吸力; ④灌二氧化碳和脱气水; ⑤加反压饱和; ⑥加压固结。
使用方法：1、取出仪器箱与仪器四周塞块，仪器置于平台上，调节立柱螺丝，仪器平稳后并紧并帽。
2、稍并紧框架下横梁上的六角螺栓，使框架与杠杆基本稳定。
3、检查杠杆两侧与吊圈是否相摩，轴承滚动应灵活，调整平衡锤，使杠杆自重基本平衡，并紧平衡锤并帽，旋开螺栓，与杠杆充分脱开，并将杠杆处于立柱中间。
4、检查前切盒，滚动钢球应放正，滚动灵活五异物卡阻，按规程放入土样，放好透水石，传压板，使框架传压螺钉对准钢球中心。
脆性岩石循环加卸载试验及应变损伤参数分析卢高明;李元辉;张希巍;金长宇【摘要】To investigate the characteristics of strength,deformation and damage properties of brittle rocks under cyclic loading and unloading conditions of different stress,rock mechanical tests with various of stress paths corresponding as the uni-axial compression test,triaxial compressive test,uniaxial and triaxial cyclic loading and unloading test are carried out on the di-abase specimens from Macheng iron mine, to obtain the strength, deformation properties and the characteristics of complete stress-strain curve of brittle rock under cyclic loading and unloading conditions. A kind of relative strain damage parameter in the process of cyclic loading and unloading test,combined are presented. Combining with the existing damage mechanics theo-ry,the damage evolution of brittle rock are researched in the process of failure. The laboratory investigation shows that:①The peak strength of cyclic loading and unloading test is 10% ~20% lower than the average uniaxial compressive strength,while the peak strength appears discreteness under triaxial conditions.②The variation trend of elastic constants is closely related to the damage mechanism of microcrack closed,open and expansion of rock under cyclic loading and unloading condi tions.③The extent of damage accumulation inside the rock increased with the increase of cycles and the absolute strain damage parameter are little affected by confining pressure,while radial relative strain damage parameter is influenced much by confining pressure.%为研究不同应力状态循环加卸载条件下脆性岩石的强度、变形和损伤力学特性，对马城铁矿辉绿岩开展了单轴压缩、三轴压缩以及单轴、三轴循环加卸载等不同应力路径岩石力学试验，得到了脆性岩石在单轴和三轴条件下的强度、变形特征以及循环加卸载应力-应变曲线变化规律。
改进的岩石Burgers流变模型及其试验验证徐鹏;杨圣奇;陈国飞【摘要】为了准确描述不同轴压下岩石流变过程中的瞬时应变变化规律,提出一种用于描述岩石流变试验中瞬时塑性应变变化规律的裂隙塑性元件,将该元件与传统Burgers模型相结合组成改进的Burgers模型,给出了模型加卸载流变方程,对该模型的蠕变特性进行了分析.对莒山矿粉砂岩进行瞬时三轴压缩试验,得到试样在不同围压下全应力-应变曲线,给出了围压与峰值强度的线性关系,对粉砂岩试样进行多级增量循环加卸载流变试验,对试验数据进行辨识和分析,结果表明:瞬时塑性应变在模型参数辨识过程中不能忽略.使用改进的Burgers模型对不同应力水平条件下粉砂岩加卸载流变试验结果进行了拟合,效果较为理想,同时与传统Burgers模型对试验数据的拟合效果进行比较,验证了改进模型的正确性和合理性.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2014(039)010【总页数】8页(P1993-2000)【关键词】改进的Burgers流变模型;瞬时塑性应变;裂隙塑性元件【作者】徐鹏;杨圣奇;陈国飞【作者单位】中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州221008;中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州221008;中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州221008【正文语种】中文【中图分类】TD313岩石的流变特性是指岩石在外界荷载、温度、辐射等条件下呈现的与时间有关的变形、流动和破坏等性质,即时间效应。
其主要表现在弹性后效、蠕变、松弛、应变率效应、时效强度和流变损伤断裂等方面,流变变形是岩石的基本力学特性,岩石流变是岩土工程围岩变形失稳的重要原因之一[1-3]。
近年来,人们在岩石的蠕变试验研究及其本构模型建立方面,取得了不少成果。
夏才初等[4-5]通过分析不同应力水平下加卸载流变试验过程中的弹性、塑性和黏性等流变性态,提出了统一流变力学模型[4],该模型及其导出的15个退化模型可以包含所有的理论流变模型及其等效模型,根据流变过程中各性态试验参数的提取,给出了模型参数的确定方法[5]。
煤岩单轴压缩试验研究煤岩是地质学中最重要的成分之一，它不仅只是地质调查中的重要物质，而且在岩体物理性质、岩石力学性能、岩石工程设计、岩石矿物分析、油气资源开发等多个领域都占据了重要的地位。
在传统的工程实践中，例如岩石压力实验、地质参数调查、地质模型研究等，煤岩的压缩性能测定一直是重要的内容。
煤岩单轴压缩试验是一种用于研究煤岩单轴压缩性能的试验方法，主要是通过将单轴力应用于某一节点，测定沿着压缩方向的总应力及其改变率，从而对煤岩的压缩性能进行准确的测量。
压缩试验是煤岩力学性质研究的基础，也是煤岩工程设计和应用中的重要手段。
由于煤岩的不同性质、不同型号的单轴压缩机的使用和煤岩试件的制备，煤岩单轴压缩试验可以分为许多不同的类型。
按照试验条件，分为室温单轴压缩试验和高温单轴压缩试验；按照试验类型，分为时间变化试验和力变化试验；按照单轴压缩机的不同，可以分为动力单轴压缩试验和静力单轴压缩试验。
煤岩单轴压缩试验的实施过程中应考虑各种因素，例如试件的制备、单轴压缩机的精度、实验参数的设定等。
首先，为了使实验结果更准确，应以精度为首要考虑因素，选择正确的力学仪器和仪器参数；其次，要考虑煤岩的制备，以便确保煤岩试件的成型性和实验状态的稳定性；最后，要考虑实验参数的设定，以便确保试验中充分代表岩石压缩特性的参数和合理的试验数据采集。
煤岩单轴压缩试验同样也有可能会存在一定的误差，主要是由于实验条件的复杂性、试件的制备和测量的不准确性等原因所造成的。
因此，应采用不同的实验方法和不同的评价标准来确保煤岩单轴压缩试验结果的正确和准确。
此外，针对煤岩单轴压缩试验方法也有一些改进办法。
如改变单轴压缩机的设计结构，使单轴力及其改变率更加准确和精确；研究不同型号煤岩试件在不同温度下的压缩变形特性，以及利用数字化技术处理煤岩单轴压缩试验数据。
通过对煤岩单轴压缩试验的研究，可以为煤岩的力学性质研究、岩石工程设计、岩石力学分析等奠定基础，为岩石矿物分析、地质参数调查和油气资源开发提供重要的参考。
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]。
三轴循环加卸载下单结构面煤岩长度效应试验研究刘超;马天辉;成小雨【摘要】针对裂隙煤岩体的结构面效应，通过在煤岩试样表面预制特定角度和深度、不同长度的单结构面，以三轴循环加卸载试验为手段，利用CRIMS-DDL600电子万能试验机和SAEU2S多通道声发射检测系统，研究了单结构面煤岩体的强度、变形特性、破坏形式和声发射特征受结构面长度变化的影响。
试验结果表明：随着循环加卸载次数的增多，试样的不可逆变形呈非线性增大的趋势；结构面角度一定，试样的抗压强度随着结构面长度的增大而减小；结构面长度越大，结构面效应对试样自身的材料破坏影响越明显，具体体现为试样沿结构面的滑移破坏和穿切结构面的破坏；随着循环加卸载的进行，声发射信息经历了加载初的少量随机期、加卸载时的规律波动期、破坏前的密集活跃期、主破坏发生后的峰值和峰后衰减期，声发射信息可以较好地反映试样的破坏过程，破坏前的声发射密集活跃期可以作为判定试样破坏的前兆。
%To structural plane effect of fractured coal petrography, single structural plane that include some characters as special an-gle, depth and different length was prefabricated on the surface of coal petrography sample, on the basis of triaxial cyclic loading and unloading experiment, the following characters such as single structural plane strength, deformation characters, broken type and a-coustic emission characters that influenced by different structural plane length were studied by omnipotent testing machine ( CRIMS-DDL600) and multi-channel acoustic emission detection system (SAEU2S) . The results showed that irreversible deformation of sam-ple was nonlinear trend with cyclic loading and unloading times increased, compression strength of sample decreasedwith structural plane length increase as structural plane angle unchanged, broken influence of sample material was obviously with structural plane length increase, which included slipping failure along structural plane and cutting failure, with cyclic loading and unloading, acoustic emission include the following periods: same amount and random period at initial loading, regular fluctuation period at loading, densely active period before damage, peak value and attenuation period after main damage, the damage process could be illustrated by acoustic emission information, the sample damage characters could be evaluated by acoustic emission actively period before damage.【期刊名称】《煤矿开采》【年(卷),期】2016(021)003【总页数】5页(P20-23,35)【关键词】三轴试验;循环加卸载;裂隙煤岩体;结构面效应;破坏形式【作者】刘超;马天辉;成小雨【作者单位】西安科技大学能源学院，陕西西安710054; 西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室，陕西西安710054;大连理工大学岩石破裂与失稳研究所，辽宁大连116024;西安科技大学能源学院，陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】TD989;TU45在地下矿山工程中，含结构面岩体是一类广泛存在的复杂工程介质，受矿山开采活动的影响，含结构面岩体处于不断变化的三向或二向应力环境中，在动压的作用下，岩体易发生失稳破坏，从而引发冲击地压、煤与瓦斯突出和突水等动力灾害[1-5]。
结构面对岩体的物理力学性质有重要影响，含结构面岩体的强度一般会受到岩体自身强度、结构面强度或其组合方式的控制。
如果岩体的主破坏是沿结构面的剪切滑移，则岩体的强度完全受结构面的控制，岩体发生了结构面效应引起的破坏；如岩体沿表面发生破坏，则岩体的强度受自身强度的控制[6-8]；岩体的破坏也可能出现受结构面和岩体自身性质共同作用的情况[9-13]。
因此，研究含结构面岩体在三向应力环境中，循环加卸载状态下的强度、变形特性及破坏特征，对进一步了解矿山动力灾害的致灾机理及灾害防治具有重要的意义。
目前，国内外许多学者对三轴条件下岩体破坏的结构面效应进行了研究，取得了丰富的研究成果，其中典型的有：NASSERI M.H.等[14-15]发现岩样的破坏形式可分为3种，结构面倾角和围压是影响试样破坏形式的主要因素；韩建新等[16]认为岩体的破坏形式主要是由岩体的最小主应力、内摩擦角、黏聚力和裂隙的内摩擦角、黏聚力、倾角共同决定的；Li J L等[17]通过对节理岩体进行加卸载试验，得出卸荷试验对节理岩体强度的影响比加载试验更大；李宏哲等[18]通过对含贯通节理的大理岩试样三轴试验后发现，试样主要有穿切节理面破坏和沿节理面滑移2种破坏形式，而试样的破坏形式则取决于节理面与最大主应力夹角的大小。
虽然上述研究成果在一定程度上解释了岩体的结构面效应，但多数研究并没有考虑结构面的长度对岩体强度、变形特性及破坏特征的影响。
本文以澄合矿业集团董家河煤矿工作面煤岩为试验对象，通过在试样表面预制特定倾角、不同长度的单结构面，从岩体的结构面长度效应入手，以三轴循环加卸载试验为手段，研究单结构面煤岩体的强度、变形特性、破坏形式及声发射特征。
试验试样均取自澄合矿业集团董家河煤矿，从工作面煤壁及煤层直接顶选取比较完整的大煤块、岩块及矸石块，在实验室内沿垂直层理方向，采用密集布孔方式钻取，加工成直径为50mm，高度为100mm的标准圆柱形煤、岩、矸石三类试样，试样加工精度按照《岩石试验方法标准》(GB50218-94)执行。
在试样侧表面预制单结构面，本试验仅考虑结构面长度的影响，预制结构面角度均为30°，结构面深度均为2mm，结构面长度分为30mm，40mm和50mm三级。
部分加工完成的试样如图1所示，试样规格及分组如表1所示。
试验在西安科技大学矿山工程力学实验教学中心CRIMS-DDL600电子万能试验机上进行。
试验围压设定为7.0MPa，采用轴向位移控制的方式加卸载，加载速度0.001mm/s。
试验时，首先增加围压至7.0MPa，并使围压在试验过程中保持恒定；然后进行轴向位移加载，加载至试样抗压强度的50%后，再卸载至试样抗压强度的10%，之后每次循环加载量增加10%，卸载量保持不变，直至试样破坏。
试验同时利用SAEU2S多通道声发射检测系统采集信号，实时监测声发射信息，采样频率为1.5MHz，门槛值设定为45dB。
2.1 强度和变形特性各试样在循环加卸载条件下，应力-应变曲线均呈现出振荡特征，加载时试样产生压缩变形，应力和应变不断增大，卸载时试样产生回弹变形，应力和应变不断减小。
试样在循环加卸载条件下，表现出了明显的记忆性，循环加卸载曲线的外包络线几乎与单调加载的全程应力-应变曲线相吻合。
加载和卸载曲线路径不重合，形成封闭的回线-加卸载弹性滞后环，在加卸载的过程中，应力和应变并不存在一一对应关系，这表明试样的线性变形并不意味着弹性变形。
试样屈服破坏后仍具有一定的承载能力，这时主要依靠试样内部裂隙间的摩擦滑移来承载，表明在压应力作用下的闭合裂隙，不仅能承载正应力，而且也可以通过摩擦承载剪应力。
随着循环加载应力水平及循环次数的增加，加载量逐渐接近试样的抗压强度，每一级加卸载将对试样造成新的累积损伤，导致循环加载时应力增加变缓，应变量增大，试样弹性恢复应变能力减弱，宏观上表现为循环加卸载曲线不断向前推移，且每次循环曲线的斜率逐渐减小，曲线逐渐变稀疏，也意味着不可逆变形随着加卸载次数的增多而不断增大，并且呈非线性增大的趋势，如图2所示。
如图3所示，对比试样在结构面角度一定(30°)、深度一定(2mm)、长度不同条件下的抗压强度可知，随着结构面长度的增大，试样抗压强度呈现出不断减小的趋势。
说明试样的抗压强度与结构面长度关系密切，结构面长度是试样损伤的反映，随着结构面长度的增加，试样的强度降低。
2.2 破坏形式在结构面角度一定(30°)，长度为30mm的条件下，预制结构面对岩样和矸石破坏形式的影响并不明显，主要体现为试样自身的材料破坏(沿试样表面发生剪切破坏)；而此时预制结构面对煤样的破坏形式产生了一定程度的影响，主要体现在形成了穿透结构面两端边缘的纵向裂缝，这是由于煤体中的原生裂隙较岩体和矸石相对密集，且煤体强度较低，在外压的作用下，原生裂隙之间和裂隙与结构面之间易发生相互贯通，形成次生薄弱结构面，从而发生了复合破坏(结构面破坏与试样自身材料破坏相结合)。
在结构面长度为50mm的条件下，结构面效应引起的破坏起到主导作用，主要体现在试样沿结构面产生了剪切滑移，且出现多条穿透结构面的纵向裂缝，这是由于试样在轴向压力的作用下，在结构面边缘处易形成纵向的剪切和张拉应力集中而发生破坏。
部分试样的破坏形式如图4所示。
由以上分析可知，结构面长度对试样的破坏形式有着较大影响，在结构面角度一定的条件下，结构面长度越大，对试样自身的材料破坏影响越明显，具体体现为结构面效应引起的沿结构面滑移和穿切结构面的破坏。
