深地下岩石开挖效应模拟试验装置是针对深地下工程岩石开挖力学响应研究的专用试验设备。该装置可精准模拟深地下高静水压力环境与开挖卸载过程,通过内置应变监测组件,实时获取岩石在应力场变化下的应变数据,为深地下隧道、矿山巷道等工程的开挖方案优化、围岩稳定性评估提供科学的试验依据。装置采用模块化设计,具备压力调控精度高、试验过程可视化、操作便捷等特点,适用于科研院所、高校岩土工程实验室及相关企业的室内模拟试验。
设备组成
深地下岩石开挖效应模拟试验装置由压力控制装置、真空控制装置、岩石模型、支承装置、应变监测组件五大核心部分组成,各部分结构及功能如下:
压力控制装置:包含压力容器、进水机构、排水机构及高压水泵。压力容器为上下分体式结构,通过法兰盘与螺栓活动连接,便于岩石模型的安装与拆卸;进水机构由加水孔、进水阀门和水压力计组成,连接高压水泵实现不同静水压力的精准供给;排水机构由排水孔和排水阀门组成,用于试验后压力介质的排出。
真空控制装置:由真空机线路转接盘和充气气囊构成。转接盘设置于压力容器上部,用于连接外部真空机;充气气囊竖直嵌入岩石模型中部,通过真空抽气实现开挖卸载过程的模拟。
岩石模型:由多个岩块竖直堆叠而成,岩块间填充石膏保证贴合度,接缝处填充密封填料确保密封性;其中一块岩块径向均匀开设浅槽,内置应变片用于应变数据采集。
支承装置:位于压力容器底部,由橡胶垫块和三脚钢支架组成,起到缓冲减震与稳定支撑的作用。
应变监测组件:包含应变片、应变片线路转接盘及外部应变仪。应变片均匀布置于岩块浅槽内,转接盘设置于压力容器侧壁,实现应变片与外部应变仪的信号传输。
主要功能
高静水压力环境模拟功能:通过压力控制装置调节高压水泵输出压力,可精准模拟0 - 50MPa范围内的深地下高静水压力场,满足不同埋深岩石的受力环境模拟需求。
开挖卸载过程模拟功能:利用真空控制装置对充气气囊进行抽真空操作,实现岩石模型内部应力的可控卸载,模拟实际工程中的开挖扰动过程,卸载速率可按需调节。
实时应变监测功能:通过岩块内置的应变片与外部应变仪联动,实时采集试验过程中岩石的应变数据,数据精度可达±1με,为分析岩石应力应变规律提供可靠依据。
模块化拆装功能:压力容器采用法兰盘螺栓连接,岩石模型支持定制化组装,便于根据不同试验方案快速调整设备配置。











