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為研究吉蓮高速永蓮隧道擾動作用下突水突泥災變演化過程及破壞特征，以F2 斷層破碎帶為研究對象，研制大型三維地質模型試驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)由模型架、地應力加載系統(tǒng)、水壓加載系統(tǒng)以及信息監(jiān)測系統(tǒng)組成，通過材料配比試驗及物理力學性能參數(shù)測試，研制出適用于流–固耦合模型試驗的新型斷層圍巖及正常圍巖相似材料。采用該系統(tǒng)進行模型試驗，揭示正常圍巖開挖過程中及揭露斷層后的隧道圍巖滲流壓力、應力應變、位移以及涌出物等特征參數(shù)的變化規(guī)律，模型試驗結果與實際工程災變特征具有較好一致性。試驗結果表明該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，可廣泛應用于其它地下工程的模型試驗研究，其研究方法及結果對類似工程研究具有一定的指導和借鑒意義。