一、系统简介

本系统是专为深部井巷工程研发的大型物理模拟试验设备，旨在精准模拟煤矿井巷等地下岩土工程的应力环境与变形规律。系统通过模块化设计与伺服加载技术，解决传统试验装置在三维模拟、边界条件控制及轴对称应力试验方面的不足，为深部井巷支护技术研究、参数优化提供科学的物理模拟手段，可实现长期稳定加载与精准数据采集，保障试验结果与现场实际工况的一致性。

二、技术参数

1、装置尺寸

外径：1860mm

长度：6200mm

2、试验模型规格

圆柱体结构：

max直径：1140mm

长度：5600mm

max体积：5.71m³

3、加载能力

压力范围：0-10MPa（施加于模型外表面）

径向加载：60只径向油缸，单只max加载能力3692KN

轴向加载：4只轴向油缸，单只max加载能力2944KN

系统总加载水平：210MN

变形允许值：试验模型允许径向变形80mm

加载稳定性：长期试验中保持恒定载荷，载荷控制精度优于示值的±5%

结构强度：经有限元软件校核，系统整体结构安全，满足试验工况要求

三、系统组成

系统由围岩压力施加与保持装置、液压加载与控制系统、试验数据采集系统三部分构成，各部分功能协同，形成完整试验体系。

（一）围岩压力施加与保持装置

1.围压加载机构：核心为5组独立的“half结构”围压加载单元，每组单元由2块直径相等的半圆形弧板（围压弧板、第二围压弧板）组成，通过周向紧固螺栓可拆卸连接；相邻单元通过纵向紧固螺栓拼接，确保整体刚度。弧板连接处设定位契口，保证安装定位准确。

2.端盖组件：包括加载端盖与约束端盖，均通过轴向紧固螺栓与围压加载机构连接。加载端盖用于安装轴向油缸，约束端盖限制模型轴向位移，共同保障试验边界条件稳定。

3.加载压头：径向加载压头（弧形）与弧板内弧面贴合，轴向加载压头对应轴向油缸设置，确保载荷均匀传递至试验模型。

（二）液压加载与控制系统

1.执行元件：60只径向加载油缸（每组围压单元布置12只，分两圈等间隔分布）、4只轴向加载油缸（均匀布置于加载端盖），负责向模型施加径向、轴向载荷。

2.控制单元：由液压泵站、电磁换向阀、卸荷针阀、液控单向阀组成，支持分组、分级加载；通过液控单向阀实现系统保压，满足长期试验需求。

3.管路系统：分三路液压管路，分别连接径向油缸、轴向油缸与控制单元，确保油液精准输送与压力控制。

（三）试验数据采集系统

包含应力传感器、位移传感器、数据采集仪及分析软件，可实时采集模型应力、位移数据，与现场实测数据对比，验证试验有效性。