文章主要介绍了在岩石试验中岩石失稳破坏的产生机理和解决失稳破坏的途径。
1、 岩石单轴和三轴压缩试验中岩石的破坏型式
由于岩石材料的性质（非均匀性、脆性等），而且岩样在单轴和三轴压缩时的最终破坏形式是明显的剪切滑移，并且是复杂多变的，通常认为，最终的破坏多数是与轴向近乎平行的劈裂破坏。岩样的压缩破坏会产生各种各样的破裂面，这些破裂面的增加造成了岩样轴向承载能力的消失。由于岩石在压缩过程中随着压缩应力增大，低强度部分将逐渐产生弱化，承载能力降低，从而使未屈服的材料实际应力增大，这就加快了这部分材料的屈服弱化，使得岩样整体破坏加快。
在普通试验机上进行岩石力学试验，尤其在常规单轴压缩和三轴压缩时，由于普通试验机的刚度较低，在对岩样的压缩过程中自身变形较大，吸收了许多能量；在岩样屈服，承载能力下降时，试验机要释放其吸收的能量，这就进一步加快了岩样的破坏，使得岩样的破坏在瞬间完成（0.1-0.5s），这就是我们所说的失稳破坏。
岩样的失稳破坏造成了试验的不完整性，也就是要取得理想的试验效果和获取全应力-应变曲线是不可能的。
2、 解决岩石压缩试验中失稳破坏的最佳途径
为了解决岩石压缩试验中失稳破坏，很多人采取了不同的方式，例如采用刚性柱来吸收试验机的能量释放等。这种方法虽然可以延缓岩石的破坏过程，但应用较为麻烦，试验结果较为粗略。
根据岩石试验的特殊性，以及当前计算机及数字技术的发展，现在可以很好的解决岩样试验中失稳破坏的现象。最佳的解决方案就是提高试验机系统的刚度及采用电液伺服闭环控制。分别讨论如下：
首先应该提高试验机的系统刚度，这可以通过改变加载机架的结构形式来提高试验机的刚度，根据我们的经验，试验机的刚度达到10000kN/mm是完全可以实现的。这要比普通试验机的刚度大了近百倍，这对岩石试验来说，试验机的系统刚度是足够的。
提高试验机系统刚度的目的是减少试验机系统在岩石试验过程中的变形，由于这种变形很小，可以加快试验机系统在试验中所吸收的能量的释放，也就是说大大的提高了试验机系统的响应速度，因为试验机系统的频响决定了整个闭环控制试验系统的频响，所以试验机系统有很高的频响，就可以使试验系统的调整时间缩短；现在再分析其它部分的响应时间，测量通道的采样时间为2ms，伺服阀的响应时间为10ms，那么控制系统的调整指令的时间为10ms；再分析试验机系统的响应时间，一般的岩石试验施加的载荷按1000kN计算，那么试验机系统变形在0.1mm左右，油源和伺服阀都按10L/min计算，活塞直径300mm，活塞移动0.1mm所需的时间为
时间=活塞面积X活塞位移/油源流量
即： s=1.52χπχ0.001/10L
s=0.042s
通过计算可以得出试验机系统的响应时间为42ms，所以整个闭环控制系统的响应时间不会超过0.05s，而且这是在全部释放出试验机系统所吸收的能量的情况，在实际的试验中能量的释放不是一次都释放出来的，所以系统的调整时间会更短；系统的调整时间远远小于失稳破坏的速度。这就是说在失稳破坏之前试验系统完全可以控制其失稳破坏的产生。
试验机具有了足够的刚度是必要条件，但还需配置先进的闭环控制系统作为充分条件。全数字伺服控制器可以保证控制系统具有高速的采样速度和精确的控制及测量精度，它的采样速度小于2ms，测量分辨率1/120000，控制精度可以高于0.05%，速度精度高于0.1%。这种控制器与高刚度的试验机构成的试验系统，就可以使岩石的每次试验都可以按设定的方式可靠的完成。
我们已经成功的研制出几台高刚度微机控制全数字电液伺服试验机。这些试验机是目前岩石力学试验领域中较为理想的试验设备。
例如：TAW-2000微机控制电液伺服岩石三轴试验机，最大压力为2000kN，刚度指标为10000kN/mm（用户是南京大学地球物理系），TAJW-2000微机控制电液伺服岩石三轴-剪切复合试验机，最大压力为2000kN，刚度指标为
5000kN/mm（用户是北京大学），另外还有中国石油大学、青岛建筑工程学院等都有类似的岩石试验系统。这些试验机经过多次的试验，岩样都没有出现失稳破坏现象，在试验中画出了非常理想的全过程曲线（见下面的曲线图）。
（单轴砂岩、力控转变形控制、加荷速度500N/min转0.002mm/min）
（破坏后的岩样）
综上所述，现在的科学技术可以使岩石试验安全、可靠的进行，并可以取得理想的试验结果。 |
