设备系统：5000kN液压伺服真三轴岩爆实验系统

实验室位置：A107

分室概况

随着浅表层可开采资源的逐渐减少和枯竭，向深地资源进军已成为全球很多国家的必然战略，深地资源开发利用是我国资源保障的重要组成部分。今后必将有一大批矿山进入深部开采阶段，且随着开采深度的增加，地下巷道必定越来越多，且越来越复杂，巷道互相交叉不可避免。但目前岩爆设备只能实现单面卸载，无法模拟巷道交叉处多面卸载的情况，因此何满潮院士在现有应变和冲击岩爆实验系统的基础上，于2014年构思并在2017年研发成功了5000kN液压伺服真三轴岩爆实验系统。该系统能够实现真三轴加载和单面、双面、三面以及四面快速卸载来模拟不同位置以及不同类型的岩爆。其中，以上4种卸载方式分别对应硐壁岩爆、相邻隧道中间岩体、交叉巷道、隧道双向掘进时的掌子面以及传统长壁开采留设小煤柱双向岩爆、工作面岩爆以及岩柱岩爆。2019年中国岩石力学与工程学会组织专家对该系统评审鉴定，专家组一致认为：“该实验系统填补了多面卸载岩爆实验装备的空白，满足了岩爆科学研究的需求。研究成果总体上达到国际领先水平”。

实验系统亮点：

（1）可进行应变岩爆实验、单轴压缩、双轴压缩及真三轴压缩实验；

（2）可实现单面、双面、三面和四面突然卸载；

（3）可以模拟复杂巷道情况下，开挖卸荷诱发的应变岩爆现象，并进行有关物理力学参数的测量。

仪器介绍

5000kN 液压伺服真三轴岩爆实验系统的三个相互垂直方向的加载系统相互独立，并且可以在垂直方向和其中一个水平方向提供扰动载荷，整套加载系统包含6套伺服油缸、2套扰动伺服油缸，共8套油缸。其中 2套5000kN垂直加载油缸分别安装在门式框架的上下横梁内，4套2000kN水平加载油缸安装在门式框架的左右侧壁上和浮动框架的两端，2套500kN的扰动伺服油缸，用于施加垂向和水平方向的扰动。扰动波形包括弦波、三角波、方波、脉冲、正向以及反向锯齿波。

实验系统的主要性能指标如下：

(1) 荷载极限：垂向≤5000kN，水平向≤2000kN

(2) 测力分辨率：垂向≤20N, 水平向≤10N

(3) 加载速率：垂向和水平向均为10N/s ~10kN/s

(4) 位移分辨率：垂向和水平向均≤0.001mm

(5) 油缸行程： 垂向≥400mm，水平向≥300mm

(6) 扰动功能：荷载≤500kN，频率0~10Hz