（圖片僅供參考，以產品實物為準）

首先，我們先了解一下三維相似材料圍巖模擬加載試驗系統(tǒng)是怎樣的一款試驗系統(tǒng)，多用于哪些行業(yè)。

三維相似材料圍巖模擬加載試驗系統(tǒng)是基于相似理論和因次分析的實驗室研究裝置，主要用于模擬巖土以及采礦現(xiàn)場開采環(huán)境下圍巖的應力、位移和變形等情況，通過模擬相似材料的開挖再現(xiàn)現(xiàn)場開采時所出現(xiàn)的各種礦山壓力特征。

該系統(tǒng)廣泛應用于采礦工程、巖土工程等領域，如研究采動過程中巖體變形、移動及破壞的規(guī)律，掌握綜放沿空留巷圍巖變形規(guī)律與底鼓機理，分析地鐵隧道施工擾動下含缺陷巖土復合地層災變機制等。

設計該系統(tǒng)需考慮問題：

首先是實際地應力的計算，其次是相似理論的應用，最后是實驗設計的特殊考量。500米深度的垂直應力比較好算，按ρgh公式大約12.5MPa，但水平應力要看礦區(qū)地質構造，通常用側壓系數(shù)λ來估算。

相似比地應力的確定

關鍵步驟：

1. 選擇幾何相似比（例如C_L=1/100）  

2. 選擇模型材料：  

   - 原型巖層容重γ_p = 25kN/m^3  

   - 模型材料容重γ_m（例如 16 kN/m3，常用相似材料如砂、石膏、重晶石粉混合物）  

   - 容重相似比：C_γ =γ_m / γ_p = 16 / 25 = 0.64

3. 計算應力相似比：  

   C_σ= C_L×C_γ= （1/100）×0.64 = 0.0064

4. 換算模型加載應力：  

σ_模型=σ_原型×C_σ = 12.25MPa×0.0064≈0.0784MPa(即78.4kPa)

工作原理：

根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)及煤巖的物理性質，利用與天然巖石物理力學性質相似的人工配比材料，按一定比例對模型進行縮小，在模型中進行開挖巷道或模擬采場工作，通過加載裝置施加相應的荷載，模擬現(xiàn)場的地應力環(huán)境，同時利用監(jiān)測裝置實時監(jiān)測模型內部的應力、位移、裂隙等變化情況，從而推測原現(xiàn)場發(fā)生的情況。

試驗系統(tǒng)的優(yōu)點：

1. 貼近工程實際，模擬復雜地質環(huán)境

能真實還原三維空間下的地質條件，包括地層結構、地應力分布、巖體裂隙發(fā)育等復雜情況?？赡M不同埋深、巖性組合、斷層破碎帶等復雜地質構造，為研究特殊地質條件下的圍巖響應提供可靠平臺。

2. 可視化與動態(tài)監(jiān)測能力強

結合透明相似材料、3D-DIC等技術，能實現(xiàn)圍巖變形、裂隙擴展、應力場演化的實時可視化觀測，直觀呈現(xiàn)開挖過程中圍巖的動態(tài)變化規(guī)律。多維度監(jiān)測可獲取全面數(shù)據(jù)，為分析圍巖失穩(wěn)機理、支護效果等提供量化依據(jù)。

3. 可控性高，便于工況對比

試驗參數(shù)可精確調控，可重復進行多工況試驗，通過對比分析揭示規(guī)律，彌補現(xiàn)場試驗成本高、難以控制變量的不足。

4. 成本較低，安全性高

相比現(xiàn)場試驗，該系統(tǒng)通過縮尺模型模擬工程場景，能大幅降低試驗成本和周期，尤其適合前期方案驗證和機理探索?？赡M高風險工況，如圍巖坍塌，無需承擔實際工程中的安全風險，為災害預警和防控提供數(shù)據(jù)支持。

5. 應用范圍廣，指導實際工程

應用于采礦、隧道、地鐵等工程，如優(yōu)化巷道支護設計、預測采場覆巖移動規(guī)律、分析斷層帶隧道施工風險等，為工程實踐提供理論依據(jù)和技術參考。