地下工程模型实验系统

在满足相似原理的条件下，能够反映地质构造和工程结构的空间关系，能够较准确地模拟地下洞室的施工过程和揭示岩体介质的变形破坏特征。 2100433B

（1）静态液压加载系统 六面加载（静载），0~3MPa，每侧面载荷大小单独可调。 （2）隧道地下工程内施加爆破动荷载 模拟爆破开挖；动荷载大小、加范围可调；波形为常用的三角形，加载速率（或应变率）104/s，可调，峰值可达3MPa，持时约为升压时间3倍。 采用两种加载方式：环向加在隧道前方；另一式是荷载加在多个炮孔内，实现孔内多孔微差可控爆破，微差间隔时间25ms，且可调。孔内压力可大于环向压力。

模型实验一般步骤

（1）先根据实验场地、模型制作和测量条件定出长度比尺；

（2）以选定的比尺缩小或放大原型的几何尺寸，得出模型的几何边界；

（3）根据对流动受力情况的分析，满足对流动起主要作用的力相似，选择模型律；

（4）按选用的模型律，确定流速比尺及模型的流量。

模型实验模型实验数据

模型实验数据可以分为两大类：一类是无量纲的量，由于模型与原型流动相似，模型值与原型值对应相等，不必进行换算；一类是有量纲的量，如流动阻力、压强、流速分布等，则需要按照所选择的相似准则得出的比尺关系进行换算。素进行独立控制。与现场实测相比，可进行方案的前期优化，具有省时、省力的优点。

模型实验各种研究方法的比较

（1）理论分析法——有时不同的理论方法得到的解析解不同，有时又难以求解。

（2）数值计算一仿真分析——由于很多工程中的一些不确定因素，输入参数难以精确，还有模型简化等问题，存在一定局限性。

（3）现场实测——只有在工程施工过程中进行，投入较大，周期长。

（4）模型实验——可使工程中发生的现象在实验室中再现出来，而且还可以对实验中主要原因。

矿业与地下工程虚拟仿真实验中心是城市地下空间工程、采矿工程地下工程方向相关课程的重要实验平台。该实验中心涉及岩体力学、土质学与土力学、地下工程施工、城市地下空间导论、城市地下空间规划等课程的相关实验。相关课程可以在该实验平台中选择相关实验，系统中包括的子实验均有相应的课时，完成后即可获得相关实验课时。

矿业与地下工程虚拟仿真实验中心是城市地下空间工程专业、矿业工程矿山施工方向学生开展专业知识学习的重要实验。该实验利用先进的计算机仿真虚拟技术，在虚拟平台上完成室内较难完成的岩土三轴力学实验、地下结构、地下工程施工等实验内容。学生在计算机上通过该模拟岩土实验、地下结构、地下施工技术等实验过程，了解相关课程的基本知识要领，并且系统会根据每一次的学生的操作步骤对错与否，以及使用的装配时间对学生的实验结果自动评分。

模型实验的意义，可从五个方面加以说明：

（1）模型实验作为一种研究手段，可以严格控制实验对象的主要参数而不受外界条件和自然条件的限制，做到结果准确。

（2）模型实验有利于在复杂的实验过程中突出主要矛盾，便于把握、发现现象的内在联系，有时还可用来对原型所得结论进行校验。

（3）由于模型与原型相比，尺寸一般都是按比例缩小的，故制造加工方便，节省资金、人力和时间。

（4）模型实验能预测尚未建造出来的实物对象或根本不能直接研究的实物对象的性能。

（5）当其他各种分析方法不可能采用时，模型实验就成了现象相似性问题单一的和更为重要的研究手段。 2100433B