岩石平板载荷试验机 单轴抗压 旭联仪器

岩石平板载荷试验机

岩石单轴抗压试验机

岩石承压板载荷试验机

 

一、工作原理

岩石平板载荷试验机的核心工作原理是通过加载系统对放置在刚性承压板上的岩石试样施加垂直静载荷，模拟岩石在实际工程中所承受的压力环境。在加载过程中，利用力传感器精确测量施加在试样上的载荷大小，同时通过位移传感器实时监测岩石试样的沉降变形量。

随着载荷的逐渐增加，岩石试样会经历弹性变形、塑性变形直至破坏的过程。试验机通过数据采集系统记录不同载荷对应的变形数据，进而绘制出载荷 - 变形曲线。根据曲线特征及相关计算方法，可确定岩石的比例极限、极限载荷、变形模量等关键力学指标，从而评估岩石的承载能力和变形特性。

 

二、结构组成

1. 加载系统

l 加载装置：通常采用液压千斤顶作为加载动力源，可提供稳定、持续的轴向载荷，载荷范围可根据试验需求进行调节（常见量程从数吨到数千吨不等）。

l 传力机构：包括上、下承压板和传力柱等部件。承压板采用高强度钢材制成，具有足够的刚性，确保载荷均匀传递到岩石试样表面；传力柱用于连接千斤顶与承压板，保证力的传递路径准确。

2. 测量系统

l 力传感器：安装在加载路径上，用于实时测量施加在岩石试样上的载荷，测量精度通常可达 ±1% 以内。

l 位移传感器：一般布置在承压板或试样周围，用于测量岩石试样在载荷作用下的竖向变形量，分辨率可达到 0.01mm，确保捕捉细微的变形数据。

3. 控制系统

l 由计算机、控制软件和液压控制模块组成。操作人员通过控制软件设定加载速率（如分级加载或连续加载）、加载终止条件等参数，液压控制模块根据指令精确调节千斤顶的输出载荷，实现自动化加载过程。

l 同时，控制系统实时接收力传感器和位移传感器的信号，对数据进行处理、存储和显示，并能自动绘制载荷 - 变形曲线。

4. 机架结构

l 采用刚性框架结构，由底座、立柱和横梁组成，整体由高强度钢材焊接而成，经时效处理消除内应力，确保在加载过程中机架自身变形极小，为试验提供稳定的支撑平台，避免因机架变形影响试验精度。

 

三、技术参数

最大试验力：100kN - 5000kN（可根据需求定制更大量程）

载荷测量精度：±0.5%FS - ±1%FS

位移测量范围：0 - 50mm / 0 - 100mm

位移测量精度：±0.5% FS 或 0.01mm

加载速率：0.01kN/s - 10kN/s（可调节）

承压板尺寸：φ100mm - φ500mm（圆形）或 100mm×100mm - 500mm×500mm（方形）

电源要求 AC 380V，50Hz（三相）

 

四、试验流程

1. 试样制备：选取具有代表性的岩石样品，加工成符合试验要求的形状（如圆柱体或立方体），确保试样表面平整、光滑，上下端面平行，误差控制在规定范围内。对试样进行编号，并测量其尺寸（直径、高度等）和密度等基本物理参数。

2. 设备检查与调试：检查试验机的加载系统、测量系统和控制系统是否正常工作，清理承压板表面，确保无杂物。将力传感器和位移传感器进行校准，保证测量精度。根据试样尺寸选择合适的承压板，并安装到位。

3. 试样安装：将岩石试样放置在承压板中心位置，确保试样轴线与加载轴线重合，避免产生偏心载荷。在试样与承压板之间可放置薄纸或润滑剂，减少摩擦对试验结果的影响（根据试验标准要求）。

4. 参数设置：打开控制软件，输入试样信息（编号、尺寸等），设定加载方式（分级加载时确定每级载荷大小和持荷时间，连续加载时设定加载速率）、试验终止条件（如载荷达到最大值后下降一定比例，或变形量达到设定值）。

5. 开始试验：启动加载程序，试验机按照设定参数对试样施加载荷。在试验过程中，实时观察载荷和变形数据的变化，记录异常情况（如试样出现裂纹、声响等）。若采用分级加载，每级载荷施加完成后，保持载荷稳定至变形稳定，再进行下一级加载。

6. 试验结束与数据处理：当试样达到试验终止条件时，试验机自动停止加载。关闭加载系统，待载荷完全卸除后，取出试样，观察试样的破坏形态（如劈裂破坏、剪切破坏等）并拍照记录。通过控制软件导出试验数据，绘制载荷 - 变形曲线，计算岩石的比例极限、极限承载力、变形模量等力学参数，生成试验报告。

7. 设备清理与维护：试验结束后，清理承压板和试样残留物，关闭试验机电源。对设备的活动部件进行润滑，定期进行保养和校准，确保设备长期稳定运行。

 

五、应用领域

1. 地质勘探：测定不同地层岩石的承载能力和变形特性，为地质构造分析、矿产资源开发规划提供基础数据。

2. 矿山工程：在矿山井巷设计、采场支护方案制定中，通过岩石平板载荷试验评估围岩稳定性，确保矿山开采安全。

3. 隧道与地下工程：用于评估隧道围岩、管片背后回填材料等的力学性能，为隧道结构设计、施工方法选择和支护参数优化提供依据。

4. 建筑地基与基础工程：测定地基岩石的承载力，为建筑物、构筑物的基础设计（如桩基础、天然地基）提供岩石地基承载力特征值，确保基础结构安全可靠。

5. 水利工程：在大坝、堤防等水利设施的设计和施工中，测试坝基岩石、边坡岩石的力学性能，评估其抗变形能力和稳定性，保障水利工程的安全运行。

 

六、设备特点

1. 高精度测量：配备高精度的力传感器和位移传感器，结合先进的控制系统，确保载荷和变形测量的准确性，满足试验标准对数据精度的要求。

2. 自动化程度高：通过计算机控制实现加载过程的自动化，减少人为操作误差，提高试验效率。控制软件具备数据自动采集、存储、处理和报告生成功能，方便试验数据的管理和分析。

3. 加载稳定可靠：采用液压加载系统，能够提供稳定的载荷输出，无论是分级加载还是连续加载，都能保证载荷的平稳施加，避免载荷波动对试验结果的影响。

4. 结构刚性强：机架采用高强度钢材制造，刚性好、变形小，确保在大载荷作用下设备的稳定性，为试验提供可靠的力学环境。

5. 适应性强：可根据不同试验标准和试样尺寸更换承压板，满足多种岩石类型和不同工程场景的试验需求，具有较强的通用性。