可以更真实地模拟煤层复杂多变的应力条件。选用垂直方向的2个压杆、水平方向的3个压杆，分别模拟垂向应力、水平主应力。在垂向应力、最大水平主应力方向压杆端部的钢板作用范围是试验试样的一半，可分别加载不同的应力值。为使试验试样垂直方向上受力均匀，预先在试验试样底端铺设正方形钢板，垂向应力通过试验试样顶端的长方形钢板、圆形铁饼作用于试验试样顶端。“三向四级”加载装置的9个液压杆方向均安装了位移计，可在压裂过程中采集试验试样的形变量，即水力裂缝宽度的变化规律。

试验过程中应力为定值，随着压裂液泵注入试样，水力裂缝在压裂液作用下开启，然后在应力的作用下闭合。水力裂缝在新泵注压裂液作用下再次开启，如此往复，水力裂缝反复开启、闭合，即位移计采集的数据可实时监测裂缝宽度的变化。压裂液中添加示踪剂，以便剖开试样后对水力裂缝的起裂位置、扩展路径进行辨认。