设备系统：深部软岩五联流变实验设备系统
实验室位置：A108

分室概况

软岩（多为泥岩、页岩、粉砂岩及泥质矿岩等）强流变性引起的围岩大变形给现场施工带来了一系列难题，严重制约安全施工及矿产资源高效开采。研究表明：深部软岩的流变性在开挖、卸荷、高温以及多相渗流等复杂地质环境下更加显著，导致重大灾害频发。然而，传统的流变实验技术实验周期长，功效低，长期放置的软岩样品吸水软化及应力释放等因素导致物理力学特性严重失真，大大制约了软岩工程大变形分析、评价及灾害防控技术的发展。为此，实验室研制出五联流变实验设备及配套关键技术，深部软岩五联流变实验设备系统利用数字化自动采集及存储伺服系统，不仅可以进行瞬态岩石力学实验，而且能够实现多场耦合条件下的五联试件单轴、三轴流变、松弛实验（注:标准试件尺寸为50 mm*100 mm圆柱体）。同时该设备配备了多种监测手段，如径向变形引伸计，轴向变形光栅尺和声发射监测系统等，能够监测实验过程中多种重要参数。本系统为深井高温高湿环境软岩巷道围岩稳定性控制提供理论与技术保障。

关键技术：

（1）五联主机技术：能够实现多路独立控制、多物理参数同时调节的五个试件的流变实验。

（2）三轴压力室：能够实现在有围压的情况下，将轴向卸载为零。此项对于模拟岩石工程开挖和卸载力学研究具有重大意义，传统三轴轴向应力只能卸载到围压，无法测试岩石在有围压情况下轴向卸载到零的特性。

（3）多场耦合系统：能够提供不同温度及不同渗流状态下岩石三轴压缩实验，可以测试在复杂场条件下岩石长短时力学特性。

本试验系统是能实现一机多控、多联、多物理参数和模拟工程实际的岩石三轴流变试验系统。经过研发与设备调试“深部软岩五联流变实验设备系统”于2009年开始服务于国家级重大科学研究项目和数十项现场工程技术攻关项目，2021年获中国岩石力学与工程学会技术发明二等奖。

仪器介绍

深部软岩五联流变实验设备系统主要由主机、液压系统和测控系统三大部分组成。其中，主机由5个互连独立加载系统一字排列，每个加载系统具备作动器、承压板、试件装卡球座和伺服控制装置；液压系统采用两套独立的液压系统轴向液压站和侧向围压液压站，分别提供轴向加载系统和围压系统的动力。测控系统由电器控制系统、操作板、采集系统组成。测控系统由电力拖动控制柜、伺服系统控制柜、测控软件组成，实现各种力、位移、围压、温度、压力、变频等的闭环控制。该系统包括5组电动控制缸，及5组伺服油缸，轴向最大压力为600 KN，侧向压力范围在0-60 MPa并能够控制流变温度（室温-150°C），且同时进行5个试件的流变实验系统，并预留孔隙水（气）压通道，水压力最大20 MPa，气压最大0.8 MPa。

深部软岩五联流变实验设备系统的功能优势主要体现在以下五个方面：

（1）可同时做轴向径向控制参数及试验类型（单轴和三轴）不同的五个试件的试验;

（2）全数字化自动采集自动存储微机控制电液伺服系统;

（3）既可做短时间的瞬态岩石力学试验又可作长时间流变试验;

（4）带有高温和孔隙水（气）通道环境装置，以实现压力、温度和水（气）压耦合试验;