一、实验目的

(1)实验观察、了解常规砂岩岩石在单轴压缩过程中的变形、破坏特征；

(2)通过该实验掌握岩石单轴压缩实验方法，学会岩石单轴抗压强度、弹性模量、泊松比的计算方法。

二、实验仪器设备

1、设备

游标卡尺(精度0.01mm)

TRC-100高温高压三轴流变仪

2、高温高压三轴流变仪技术指标

1)轴向最大载荷:2000KN

2)围压、孔隙压力、液柱压力范围：0~150MPa

3)温度范围：室温~150°C

4)岩样尺寸：Ф25~100mm*35~100mm

3、高温高压三轴流变仪单轴实验原理

 岩石单轴实验是岩心在无围压条件下受轴力作用破坏，获得岩石的单轴抗压强度、弹性模量、泊松比等岩石力学特性参数。

4、高温高压三轴流变仪单轴实验功能

1)岩石单轴抗压强度

2)岩石形变参数（弹性模量、泊松比、体积模量）

3)岩石单轴循环加卸载

三、岩样加工要求

岩心一般加工为标准岩心进行实验，即长度为50mm，直径为25mm，特殊要求下也可以改变岩心长度及直径，但岩心长度需大于25mm，岩心端面需保持平整，即游标卡尺多次测量岩心长度时基本一致，否则需用砂纸磨平。

四、操作步骤

1) 打开电脑，双击桌面上图标，等待初始化配置83%-90%左右。初始化完成后，试验助手系统管理软件显示密码输入窗口，输入用户名及密码，点击确定。窗口如图1。

图1 试验助手5.1打开窗口

输入密码正确后，出现软件的主界面如图2 。

图2 试验助手5.1打开后界面

点击文件-打开，显示打开对话框，选择“2000KN三轴.TAC”，其界面图3。

图3 2000KN三轴打开窗口

2000KN三轴打开后界面如图4。

图4 试验助手5.1[2000KN三轴]打开后窗口

依次点击按钮、、，打开外保护、活塞控制面板，数字电压表。图5分别为打开液压控制、数字电压表、调整外保护后界面。

图5 液压控制、2000KN三轴、数字电压表、调整外保护窗口

观察液压源状态应为OFF，HSM状态应为OFF，SG状态应为HOME，活塞控制面板上的百分数应该在正负5%以下跳动，数字电压表的当前值也应该有小数点后几位跳动，方能说明控制器配置正常。

2) 打开桌面上的，点击文件-打开-压缩.TAC打开，其界面如图6 。

图6 静力试验软件4.1打开窗口

打开后的界面如图7：

图7 静力试验软件4.1界面

点击按钮，出现如下图8：

图8 工作目录打开窗口

在界面中左侧选择合适的位置建立文件夹，即为实验数据保存位置。

选择菜单定义-试样参数，添加试样组和添加试样，输入试验长度，直径，标距长度。控制模式一般选择位移加载安全一些，载荷控制容易压坏试样。参数输入后点击确定。定义试样参数界面如图9：

图9 定义试样参数界面

3) 装配岩心，用热塑套将岩心通过热风机吹固定在夹持器上，在岩心上安装轴向和径向测量传感器。装好后如图10：

图10 岩心装配

4) 开启液压源，顺序先后，打开后如图11，打开冷却循环水。

图11 液压源打开后界面

5) 打开三轴室提升缸上升阀门，让三轴室上筒和底座分开，三轴室上升至顶时关闭上升阀门，并做好防三轴筒下落保护。这时关闭液压源，关闭顺序为先后。

6) 准备完成后开始往三轴室底座上装样。依次插好轴向和径向传感器，插头上面缺口朝外。在三轴室底座上安装好后如图12：

图12 试样安装

7) 插好传感器后就在设置外保护窗口中检查该传感器的当前值，该当前值必须小于该传感器括号里面的值，然后对其清零检查。清零后必须是小数点后几位数跳动或零值跳动，不能没有值。点击清零后如图13：

图13 Strain1、Strain2清零界面

8) 传感器信号正常后拔掉轴向传感器上的定位销。观察传感器线是否盘整合理，不要让三轴筒下落时压到传感器线，并放上试样压头上面的垫块。

9) 打开三轴室提升缸的下落阀门，开小一点让三轴筒慢慢往下落，边下落边观察，让三轴室筒体与底座定位销对上，落好后关闭下落阀门，然后拧紧三轴室周围螺钉。通过小车移动三轴室到合适工作位置，观察线和前后左右是否顺畅。

10) 再次开启液压源准备实验。在AXIAL通道中选择DISP1控制，并把OFF/ON点击两下，最后点击为ON状态，确保当前控制模式和PCP控制模式一致。然后慢慢点击-号，点一下松开一下使三轴室往上升，用DISP1控制慢慢往上升，直到三轴室快接近设备加载面时转为LOAD2控制，转为LOAD2时OFF/ON也要重复点击两下最后为ON状态，最后在命令信号输入-2KN左右TAB健确认，同时观察数字电压表上DISP1值应该往小的方向变化，直到LOAD2反馈信号有-1KN左右，DISP1值基本不动时再设置外保护窗口中对DISP1清零，清完零后对DISP1外保护下限中设置-3并选择INTERLOCK.R然后再在活塞面板中切换为DISP1控制，同时也把OFF/ON点两下。图14为DISP1和LOAD2控制下活塞控制面板。

图14 DISP1和LOAD2控制界面

11）在外保护窗口中依次对LOAD2、STRAIN1 、STRAIN2清零。清零后调整外保护窗口如图15：

图15 清零调整外保护窗口

12) 选择试验组和试验试样，在静力试验软件4.1中点击，观察载荷时间图和应力-应变曲线变化是否正常。

13) 载荷时间曲线或应力-应变时间曲线突然下降较快时下来后就可以点击，这个根据实验要求来判断。实验后试样的应力-应变曲线如图16。

图16 实验后试样的应力-应变曲线

14) 实验结束后，在活塞控制面板AXIAL中在DISP1控制下按+号让三轴室落到底。

15) 关闭液压源。用小车移动三轴室到合适位置。取试样，关循环水，实验结束，打扫实验仪器及操作台，拷贝实验数据以进行分析。

五、注意事项

1）实验中若液压源失去控制，立即按下紧急制动按钮，确保设备及人身安全；

2）实验中需打开冷却水循环，使电机工作时的热量尽快散发；

3）提升和放下三轴釜体时注意速度不能过快；

4）提升三轴釜体置顶后，做好下落保护措施，确保人身安全；

5）正确联通应变规接线后，轴向、径向应变应小于括号中的阈值，清零后数值小于0.01；

6）实验开始前确保轴向应变规上的定位销已经拔下，压头上垫块已经放上；

六、实验结果整理

  1）根据实验数据绘制岩石单轴压缩应力-应变曲线；

  2）计算单轴抗压强度、弹性模量（切线模量、割线模量）和泊松比。

七、实验报告编写

 实验结束后，认真独立撰写实验报告，实验报告应包括以下内容：

1）实验目的

2）主要实验仪器

3）实验步骤

4）原始数据及实验数据的整理、分析

5）对本实验的认识、意见和建议

八、思考题 

 单轴压缩实验结果的影响因素有哪些？