1.一种深长隧道突水突泥三维模型试验装置,其特征在于:包括基座(1)、承载架(2)、地应力加载系统(3)、气液复合承压水加载系统(6)、数据采集系统(9)、模型运送系统(10)以及水收集系统(14),其中,所述地应力加载系统(3)用于对模型(13)模拟三维的地应力状况,所述气液复合承压水加载系统(6)用于对模型(13)高压渗透,数据采集系统(9)用于对模型(13)中预埋的传感器进行数据采集;所述承载架(2)采用内方外圆格构式结构,且所述承载架(2)设置在基座(1)上,所述地应力加载系统(3)包括伺服控制柜(4)、油泵(5)、第一组千斤顶、第二组千斤顶、第三组千斤顶、第四组千斤顶、第五组千斤顶及第六组千斤顶,所述伺服控制柜(4)通过油泵(5)控制第一组千斤顶、第二组千斤顶、第三组千斤顶、第四组千斤顶、第五组千斤顶及第六组千斤顶进行顶升作动;所述承载架(2)分为左部承载架(21)和右部承载架(22),所述第一组千斤顶设置于左部承载架(21)的方形内壁的上表面,第二组千斤顶、第三组千斤顶分别设置于左部承载架(21)的方形内壁的左右表面;所述第四组千斤顶设置于右部承载架(22)的方形内壁的上表面,第五组千斤顶、第六组千斤顶分别设置于右部承载架(22)的方形内壁的左右表面;所述气液复合承压水加载系统(6)包括高压气瓶组(7)和高压储水箱(8),所述高压气瓶组(7)通过高压气伺服阀与高压储水箱(8)连接;
所述模型运送系统(10)包括第一轨道(11)、第二轨道(12),所述第二轨道(12)设置于第一轨道(11)上,且所述第二轨道(12)与第一轨道(11)滑动连接,而所述模型(13)放置于第二轨道(12)上;且所述第二轨道(12)的上表面与承载架(2)方形内壁的下表面在同一水平面上;所述水收集系统(14)包括收集箱、第一圆弧面(15)以及第二圆弧面(16),所述第一圆弧面(15)的一端设置于收集箱的一个侧面上,而第二圆弧面(16)设置于与第一圆弧面(15)相对的收集箱的侧面上,所述第一圆弧面(15)的另一端与承载架(2)方形内壁的下表面相接。
2.根据权利要求1所述的深长隧道突水突泥三维模型试验装置,其特征在于:所述第一组千斤顶中的千斤顶在左部承载架(21)的方形内壁的上表面上均匀分布,第二组千斤顶、第三组千斤顶中的千斤顶分别在左部承载架(21)的方形内壁的左右表面上均匀分布;所述第四组千斤顶中的千斤顶在右部承载架(22)的方形内壁的上表面上均匀分布,第五组千斤顶、第六组千斤顶中的千斤顶分别在右部承载架(22)的方形内壁的左右表面上均匀分布。
3.根据权利要求1所述的深长隧道突水突泥三维模型试验装置,其特征在于:所述高压气瓶组(7)内存放有不溶于水的高压气体。
4.根据权利要求1所述的深长隧道突水突泥三维模型试验装置,其特征在于:所述第一组千斤顶、第二组千斤顶、第三组千斤顶、第四组千斤顶、第五组千斤顶及第六组千斤顶为分离式千斤顶。
5.根据权利要求1所述的深长隧道突水突泥三维模型试验装置,其特征在于:所述收集箱上设置有刻度标尺,所述刻度标尺用于定量读取突出水和模型制作材料的体积。
6.一种基于权利要求1-5任一所述的深长隧道突水突泥三维模型试验方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,将制作完成的模型(13)放置于模型运送系统(10)上,首先利用第一轨道(11)将模型(13)推送到与承载架(2)侧面相接触,之后利用第二轨道(12)将模型(13)推送到承载架(2)内部指定位置;
步骤2,将高压储水箱(8)通过管道与模型(13)预设的高压水进口连接;将数据采集系统(9)与模型中预埋的传感器连接,并调试数据采集系统(9)运行正常;
步骤3,步骤2连接好之后,根据要模拟的地应力状况通过伺服控制柜(4)分别控制承载架(2)内相应的分离式千斤顶对模型(13)加载至预定荷载;
步骤4,通过控制高压气瓶组(7)向高压储水箱(8)中加压驱动,得到预定的水压力,保持水压力不变直至发生突水,整个过程通过采用数据采集系统(9)模型(13)内部的传感器信息。