岩土介质温度-渗流-应力-化学耦合多功能试验仪是中科院武汉岩土力学研究所自主研制和开发的多功能试验仪。该所科研人员自2013年起经过反复试验和调试,2014年获得研制成功,并取得多项发明专利,已配合完成多项国家级科研课题及设计院委托科研项目,各试验结果已发表在国际权威学术期刊上。该实验系统具有优异的技术性能,达到了国际同类岩石力学试验仪器的主流水平,并且具有较高的性价比,得到了国内同行的认可,已推广应用到中国石油大学(华东)、湖北工业大学、山东科技大学、河海大学、南昌大学、中国矿业大学(徐州)等多家高等院校。
岩土介质温度-渗流-应力-化学耦合多功能试验仪可进行温度-应力-渗流-化学腐蚀(THMC)全耦合的岩石三轴流变试验,也可进行THMC全耦合或局部耦合条件下的岩石常规三轴力学试验。该试验仪具有以下特点:1、多物理场耦合:温度、应力、渗流和化学腐蚀全耦合或局部耦合;2、多功能:大尺寸单轴压缩试验、变角剪切试验、巴西劈裂试验;3、高精度闭环伺服电机控制:耗能低,静音,适合长时间试验;4、结构简单:适合试验操作;5、大吨位高刚度反力框架。
该试验仪由围压室、大吨位偏压加载框架、高精度围压伺服控制模块、高精度偏压伺服模块、高精度孔压伺服控制模块、变形测量模块、温控模块和油路旁路过滤模块等10部分组成。
各技术指标为:
1、围压室
岩样尺寸:Ф50×100mm(也可根据要求定制不同直径的岩样尺寸);
最大围压:100MPa;
最大渗流压力:100MPa;
工作温度:20~150°C;
自平衡设计;
材料:高强度不锈钢,可防一般性酸碱盐腐蚀。
2、大吨位偏压加载框架
最大输出力:150吨(也可根据要求定制不同吨位);
机架刚度:5000kN/mm;
活塞行程:100mm。
3、高精度围压伺服控制模块
工作压力:0~100MPa;
控制方式:流量控制、阶梯压力控制、恒压控制;
压力控制精度:<0.01MPa;
流量范围: 0.01-60ml/min;
泵缸容积:100ml、250ml;
过压溢流阀保护;
软件可设置保护压力。
4、高精度偏压伺服控制模块
工作压力:0-60MPa;
控制方式:流量控制、阶梯压力控制、恒压控制、LVDT位移控制;
压力控制精度:<0.01MPa;
流量范围: 0.01-60ml/min;
泵缸容积:100ml、250ml;
过压溢流阀保护;
软件可设置保护压力、保护位移。
5、高精度孔压伺服控制模块
工作压力:0-100MPa;
控制方式:流量控制、阶梯压力控制、恒压控制;
压力控制精度:<0.01MPa;
流量范围: 0.01-60ml/min;
泵缸容积:100ml、250ml;
过压溢流阀保护;
软件可设置保护压力;
材料:高强度不锈钢,可防一般性酸碱盐腐蚀。
6、变形测量模块
围压室内轴向位移:2个LVDT,量程±5mm,分辨率0.2μm,最大工作压力100MPa,工作温度20~150°C;
围压室内环向位移:2个应变片全桥,最大工作压力100MPa,工作温度20~150°C;
偏压加载活塞位移:1个LVDT,量程±10mm,分辨率0.2μm,工作温度20~150°C。
7、温控模块
柔性可拆卸式加热套;
柔性可拆卸式保温套;
工作温度:20~150°C;
精度:±0.5°C;
围压室内置式PT100 传感器。
温度控制箱具有高温自动断电功能,安全可靠。
8、采集控制系统
采用高压伺服泵、压力传感器、位移传感器、工控机形成闭环控制,精确控制压力和位移,实现设定的应力路径。
采用16位、16路、100ks/s的PCI采集卡对压力传感器、位移传感器的数据进行,软件可设置采集数据保存路径、采集间隔时间。此外,预留多路数据采集通道,便于后期扩展声波、声发射等附属检测装置。
9、油路旁路过滤模块
最大过滤压力:0.5 MPa;
过滤流量:1.1L/min;
过滤精度:NAS 6-7级;
使用粘度:9-180cst;
油箱容积:10L。
10、变角剪切试验、巴西劈裂试验模具
变角剪切试验:20゜、30゜、40゜;
巴西劈裂试验:Φ50×50mm。
(岩体多场耦合效应组)
中国石油大学(华东)试验仪照片
采集控制系统