本裝置針對新建地鐵隧道穿越煤礦塌陷區(qū)的特殊性設(shè)計，整合相似模擬、非線性力學(xué)分析與處治方案驗證功能?？蓮?fù)現(xiàn)塌陷區(qū)形成過程、殘余變形規(guī)律，模擬“樁基+地下梁+錨桿樁+斜拉錨索”等綜合處治措施的力學(xué)響應(yīng)，為無先例參考的塌陷區(qū)地鐵隧道建設(shè)提供穩(wěn)定性分析、方案驗證及數(shù)據(jù)支撐的專用試驗平臺。

結(jié)構(gòu)組成

1.雙塌陷區(qū)模擬試驗臺：鋼結(jié)構(gòu)框架（長6m×寬3m×高4m），內(nèi)部劃分兩個獨立模擬腔（對應(yīng)南大槽、北大槽），可調(diào)整塌陷區(qū)跨度、埋深；底部設(shè)可調(diào)支撐，保證模型水平，預(yù)留處治結(jié)構(gòu)安裝通道。

2.相似材料制備與填充系統(tǒng)：含1.2m3混合罐、自動布料機及分層壓實裝置，按地質(zhì)參數(shù)精準(zhǔn)混合巖塊、石膏、粉煤灰等材料，控制每層壓實度（誤差≤2%），模擬覆巖、頂煤及表土層結(jié)構(gòu)。

3.塌陷區(qū)形成與變形模擬裝置：

空區(qū)模擬模塊：可預(yù)設(shè)不同尺寸殘留空區(qū)（模型內(nèi)0.1-0.5m），通過液壓抽芯裝置模擬空區(qū)頂煤冒落過程。

殘余變形驅(qū)動模塊：伺服電機控制的位移加載單元，可按殘余沉降動態(tài)預(yù)測模型施加緩慢位移（0.01-0.1mm/min），復(fù)現(xiàn)長期殘余變形。

4.綜合處治模擬系統(tǒng)：

結(jié)構(gòu)安裝組件：可精準(zhǔn)定位安裝模擬樁基（鋼制，直徑5-15cm）、地下梁（鋼制，截面10×15cm）、錨桿樁（鋼索，直徑5-8mm）。

荷載施加單元：門式加載架+伺服千斤頂，為錨桿樁、斜拉錨索提供精準(zhǔn)拉力，為樁基施加豎向荷載，模擬處治結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)。

5.監(jiān)測與分析系統(tǒng)：

力學(xué)監(jiān)測：埋設(shè)20-30個壓力傳感器（精度±0.01MPa）監(jiān)測圍巖應(yīng)力，10-15個拉力傳感器監(jiān)測處治結(jié)構(gòu)受力。

變形監(jiān)測：布設(shè)激光位移傳感器（15-20個）監(jiān)測地表及隧道沉降，高速攝像機（幀率50fps）記錄頂煤冒落與巖層移動。

數(shù)據(jù)處理單元：工業(yè)計算機+專用軟件，集成突變理論與殘余變形預(yù)測模型，自動生成穩(wěn)定性評價報告與變形曲線。

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