一、系統簡介

本系統是專為深部井巷工程研發的大型物理模擬試驗設備，旨在精準模擬煤礦井巷等地下巖土工程的應力環境與變形規律。系統通過模塊化設計與伺服加載技術，解決傳統試驗裝置在三維模擬、邊界條件控制及軸對稱應力試驗方面的不足，為深部井巷支護技術研究、參數優化提供科學的物理模擬手段，可實現長期穩定加載與精準數據采集，保障試驗結果與現場實際工況的一致性。

二、技術參數

1、裝置尺寸

外徑：1860mm

長度：6200mm

2、試驗模型規格

圓柱體結構：

max直徑：1140mm

長度：5600mm

max體積：5.71m³

3、加載能力

壓力范圍：0-10MPa（施加于模型外表面）

徑向加載：60只徑向油缸，單只max加載能力3692KN

軸向加載：4只軸向油缸，單只max加載能力2944KN

系統總加載水平：210MN

變形允許值：試驗模型允許徑向變形80mm

加載穩定性：長期試驗中保持恒定載荷，載荷控制精度優于示值的±5%

結構強度：經有限元軟件校核，系統整體結構安全，滿足試驗工況要求

三、系統組成

系統由圍巖壓力施加與保持裝置、液壓加載與控制系統、試驗數據采集系統三部分構成，各部分功能協同，形成完整試驗體系。

（一）圍巖壓力施加與保持裝置

1.圍壓加載機構：核心為5組獨立的“half結構”圍壓加載單元，每組單元由2塊直徑相等的半圓形弧板（圍壓弧板、第二圍壓弧板）組成，通過周向緊固螺栓可拆卸連接；相鄰單元通過縱向緊固螺栓拼接，確保整體剛度。弧板連接處設定位契口，保證安裝定位準確。

2.端蓋組件：包括加載端蓋與約束端蓋，均通過軸向緊固螺栓與圍壓加載機構連接。加載端蓋用于安裝軸向油缸，約束端蓋限制模型軸向位移，共同保障試驗邊界條件穩定。

3.加載壓頭：徑向加載壓頭（弧形）與弧板內弧面貼合，軸向加載壓頭對應軸向油缸設置，確保載荷均勻傳遞至試驗模型。

（二）液壓加載與控制系統

1.執行元件：60只徑向加載油缸（每組圍壓單元布置12只，分兩圈等間隔分布）、4只軸向加載油缸（均勻布置于加載端蓋），負責向模型施加徑向、軸向載荷。

2.控制單元：由液壓泵站、電磁換向閥、卸荷針閥、液控單向閥組成，支持分組、分級加載；通過液控單向閥實現系統保壓，滿足長期試驗需求。

3.管路系統：分三路液壓管路，分別連接徑向油缸、軸向油缸與控制單元，確保油液精準輸送與壓力控制。

（三）試驗數據采集系統

包含應力傳感器、位移傳感器、數據采集儀及分析軟件，可實時采集模型應力、位移數據，與現場實測數據對比，驗證試驗有效性。