本装置针对新建地铁隧道穿越煤矿塌陷区的特殊性设计，整合相似模拟、非线性力学分析与处治方案验证功能。可复现塌陷区形成过程、残余变形规律，模拟“桩基+地下梁+锚杆桩+斜拉锚索”等综合处治措施的力学响应，为无先例参考的塌陷区地铁隧道建设提供稳定性分析、方案验证及数据支撑的专用试验平台。
结构组成
1.双塌陷区模拟试验台：钢结构框架（长6m×宽3m×高4m），内部划分两个独立模拟腔（对应南大槽、北大槽），可调整塌陷区跨度、埋深；底部设可调支撑，保证模型水平，预留处治结构安装通道。
2.相似材料制备与填充系统：含1.2m³混合罐、自动布料机及分层压实装置，按地质参数精准混合岩块、石膏、粉煤灰等材料，控制每层压实度（误差≤2%），模拟覆岩、顶煤及表土层结构。
3.塌陷区形成与变形模拟装置：
空区模拟模块：可预设不同尺寸残留空区（模型内0.1-0.5m），通过液压抽芯装置模拟空区顶煤冒落过程。
残余变形驱动模块：伺服电机控制的位移加载单元，可按残余沉降动态预测模型施加缓慢位移（0.01-0.1mm/min），复现长期残余变形。
4.综合处治模拟系统：
结构安装组件：可精准定位安装模拟桩基（钢制，直径5-15cm）、地下梁（钢制，截面10×15cm）、锚杆桩（钢索，直径5-8mm）。
荷载施加单元：门式加载架+伺服千斤顶，为锚杆桩、斜拉锚索提供精准拉力，为桩基施加竖向荷载，模拟处治结构受力状态。
5.监测与分析系统：
力学监测：埋设20-30个压力传感器（精度±0.01MPa）监测围岩应力，10-15个拉力传感器监测处治结构受力。
变形监测：布设激光位移传感器（15-20个）监测地表及隧道沉降，高速摄像机（帧率50fps）记录顶煤冒落与岩层移动。
数据处理单元：工业计算机+专用软件，集成突变理论与残余变形预测模型，自动生成稳定性评价报告与变形曲线。
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