深地下巖石開挖效應(yīng)模擬試驗(yàn)裝置是針對(duì)深地下工程巖石開挖力學(xué)響應(yīng)研究的專用試驗(yàn)設(shè)備。該裝置可精準(zhǔn)模擬深地下高靜水壓力環(huán)境與開挖卸載過程，通過內(nèi)置應(yīng)變監(jiān)測(cè)組件，實(shí)時(shí)獲取巖石在應(yīng)力場(chǎng)變化下的應(yīng)變數(shù)據(jù)，為深地下隧道、礦山巷道等工程的開挖方案優(yōu)化、圍巖穩(wěn)定性評(píng)估提供科學(xué)的試驗(yàn)依據(jù)。裝置采用模塊化設(shè)計(jì)，具備壓力調(diào)控精度高、試驗(yàn)過程可視化、操作便捷等特點(diǎn)，適用于科研院所、高校巖土工程實(shí)驗(yàn)室及相關(guān)企業(yè)的室內(nèi)模擬試驗(yàn)。

設(shè)備組成

深地下巖石開挖效應(yīng)模擬試驗(yàn)裝置由壓力控制裝置、真空控制裝置、巖石模型、支承裝置、應(yīng)變監(jiān)測(cè)組件五大核心部分組成，各部分結(jié)構(gòu)及功能如下：

壓力控制裝置：包含壓力容器、進(jìn)水機(jī)構(gòu)、排水機(jī)構(gòu)及高壓水泵。壓力容器為上下分體式結(jié)構(gòu)，通過法蘭盤與螺栓活動(dòng)連接，便于巖石模型的安裝與拆卸；進(jìn)水機(jī)構(gòu)由加水孔、進(jìn)水閥門和水壓力計(jì)組成，連接高壓水泵實(shí)現(xiàn)不同靜水壓力的精準(zhǔn)供給；排水機(jī)構(gòu)由排水孔和排水閥門組成，用于試驗(yàn)后壓力介質(zhì)的排出。

真空控制裝置：由真空機(jī)線路轉(zhuǎn)接盤和充氣氣囊構(gòu)成。轉(zhuǎn)接盤設(shè)置于壓力容器上部，用于連接外部真空機(jī)；充氣氣囊豎直嵌入巖石模型中部，通過真空抽氣實(shí)現(xiàn)開挖卸載過程的模擬。

巖石模型：由多個(gè)巖塊豎直堆疊而成，巖塊間填充石膏保證貼合度，接縫處填充密封填料確保密封性；其中一塊巖塊徑向均勻開設(shè)淺槽，內(nèi)置應(yīng)變片用于應(yīng)變數(shù)據(jù)采集。

支承裝置：位于壓力容器底部，由橡膠墊塊和三腳鋼支架組成，起到緩沖減震與穩(wěn)定支撐的作用。

應(yīng)變監(jiān)測(cè)組件：包含應(yīng)變片、應(yīng)變片線路轉(zhuǎn)接盤及外部應(yīng)變儀。應(yīng)變片均勻布置于巖塊淺槽內(nèi)，轉(zhuǎn)接盤設(shè)置于壓力容器側(cè)壁，實(shí)現(xiàn)應(yīng)變片與外部應(yīng)變儀的信號(hào)傳輸。

主要功能

高靜水壓力環(huán)境模擬功能：通過壓力控制裝置調(diào)節(jié)高壓水泵輸出壓力，可精準(zhǔn)模擬0 - 50MPa范圍內(nèi)的深地下高靜水壓力場(chǎng)，滿足不同埋深巖石的受力環(huán)境模擬需求。

開挖卸載過程模擬功能：利用真空控制裝置對(duì)充氣氣囊進(jìn)行抽真空操作，實(shí)現(xiàn)巖石模型內(nèi)部應(yīng)力的可控卸載，模擬實(shí)際工程中的開挖擾動(dòng)過程，卸載速率可按需調(diào)節(jié)。

實(shí)時(shí)應(yīng)變監(jiān)測(cè)功能：通過巖塊內(nèi)置的應(yīng)變片與外部應(yīng)變儀聯(lián)動(dòng)，實(shí)時(shí)采集試驗(yàn)過程中巖石的應(yīng)變數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)精度可達(dá)±1με，為分析巖石應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律提供可靠依據(jù)。

模塊化拆裝功能：壓力容器采用法蘭盤螺栓連接，巖石模型支持定制化組裝，便于根據(jù)不同試驗(yàn)方案快速調(diào)整設(shè)備配置。