（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是怎樣的一款試驗系統，多用于哪些行業。

三維相似材料圍巖模擬加載試驗系統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場開采環境下圍巖的應力、位移和變形等情況，通過模擬相似材料的開挖再現現場開采時所出現的各種礦山壓力特征。

該系統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、移動及破壞的規律，掌握綜放沿空留巷圍巖變形規律與底鼓機理，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地質構造，通常用側壓系數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：

根據現場數據及煤巖的物理性質，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，模擬現場的地應力環境，同時利用監測裝置實時監測模型內部的應力、位移、裂隙等變化情況，從而推測原現場發生的情況。

試驗系統的優點：

1. 貼近工程實際，模擬復雜地質環境

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. 可視化與動態監測能力強

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

3. 可控性高，便于工況對比

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

4. 成本較低，安全性高

相比現場試驗，該系統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據支持。

5. 應用范圍廣，指導實際工程

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