阅读说明：本技术 一种岩土工程试验系统 (Geotechnical engineering test system ) 是由 张会芝 刘纪峰 陈孝国 杨悦 黄凌君 乐旭东 于 2019-10-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种岩土工程试验系统,包含底座、支撑于底座上且具有一收纳腔室的试验箱、支撑于底座上的加固机构、用于支撑竖向压力加载机构的上支架、用于沿侧向对置于收纳腔室的试验土施加压力的施压装置、配置于上支架上的喷洒装置、注水装置、排水装置、冷冻装置以及掘进机构,所述收纳腔室填入有试验土,所述注水装置的出水口、排水装置的排水口、以及冷冻装置的冷气置入管分别置入于所述试验土中,所述试验土与所述试验箱构成为透明结构；所述掘进机构用于在所述试验箱内的挖出部分试验土以形成隧道。(The invention relates to a geotechnical engineering test system, which comprises a base, a test box, a reinforcing mechanism, an upper support, a pressing device, a spraying device, a water injection device, a drainage device, a freezing device and a tunneling mechanism, wherein the test box is supported on the base and is provided with a containing chamber; the tunneling mechanism is used for digging out part of test soil in the test box to form a tunnel.)

一种岩土工程试验系统

技术领域

本发明涉属于岩土工程模型试验领域，具体涉及一种岩土工程试验系统。

背景技术

随着我国城市化建设进程的不断推进，大型深基坑工程屡见不鲜，其复杂程度、设计以及施工难度也将变得越来越具有挑战性。基坑工程的显著新特点有“深、大、近、难”，其研究也广泛涉及到岩土工程、结构工程以及渗流和振动等力学领域，渗流和交通荷载对基坑工程的影响越来越受到关注。

然而目前国内外还缺乏实用有效的分析方法，对此类问题的分析通常是依靠工程经验估算，具有很大的盲目性。为弥补理论分析的局限性，且不同的地域，其土壤的特性都是不一样的，需要采取不同的方式施工，因此对不同施工场景进行模拟是必要的。基于此，发明人提出了本申请。

发明内容

本发明的目的是提供的一种岩土工程试验系统，其具有试验箱、加固机构、施压装置、喷洒装置、注水装置、冷冻装置以及掘进机构，且其可通过注水装置实现水土耦合模拟，或通过施压装置、注水装置以及冷冻装置进行岩土体冻结过程模拟，并通过掘进机构模拟实际施工场景。

本发明提供一种岩土工程试验系统，包含底座、支撑于底座上且具有一收纳腔室的试验箱、支撑于底座上的加固机构、用于支撑竖向压力加载机构的上支架、用于沿侧向对置于收纳腔室的试验土施加压力的施压装置、配置于上支架上的喷洒装置、注水装置、排水装置、冷冻装置以及掘进机构，所述收纳腔室填入有试验土，所述注水装置的出水口、排水装置的排水口、以及冷冻装置的冷气置入管分别置入于所述试验土中，所述试验土与所述试验箱构成为透明结构；所述掘进机构用于在所述试验箱内的挖出部分试验土以形成隧道。

较佳地，岩土工程试验系统包含有光源装置、拍摄装置和数据采集装置；所述光源装置包含有激光源和滤镜，所述滤镜将激光源的光线转成面光源并投射至试验土上，所述拍摄装置用于拍摄试验土冻结过程中或掘进机构挖出试验土过程中试验土的位移变化，所述数据采集装置包含配置于实验土内部的位移传感器、压力传感器以及渗压计；所述位移传感器、压力传感器、渗压计以及拍摄装置分别电信号连接于计算机。

较佳地，所述加固机构包含：

第一框架，支撑于底座上，包含多个第一支撑柱，所述第一支撑柱以长度方向平行于竖向或正交于竖向的一方延伸的方式围拢、以支撑于所述试验箱的外周侧；及

第二框架，支撑于底座上，包含多个第二支撑柱；所述第二支撑柱以长度方向平行于竖向或正交于竖向的另一方延伸的方式围拢、以支撑于所述第一框架的外周侧；

所述第一框架上开设有观测口，所述拍摄装置对应于所述观测口的方位设置、以获取试验土的位移变化。

较佳地，所述掘进机构包含支撑架、盾构组件、以及支撑于支撑架上的第一驱动件，所述盾构组件包含筒体、套设在筒体内的旋挖螺杆，所述第一驱动件用于驱动所述盾构组件相对所述支撑架活动；其中，所述盾构组价包含有用于驱动旋挖螺杆转动以挖掘试验土的第二驱动件。

较佳地，岩土工程试验系统包含有注水装置和排水装置；所述排水装置具有设置于试验土下侧以向下排出渗流的水的排水口；所述注水装置连通水源、且包含有多个出水口，各所述出水口沿上下方向间隔配置对不同深度处的试验土进行注水、以改变不同深度的试验土的湿度。

较佳地，岩土工程试验系统包含有液压机构和伺服控制装置，所述试验箱包含有两个相邻的第一压板和两个相邻的第二压板；从竖向上观察，所述第一压板和第二压板围拢成一四方形结构；所述施压装置包含分别用于推动两个第一压板从侧向施压于试验土的第一侧向加载机构和第二侧向加载机构，所述液压机构包含有导油回路、并通过导油回路来连通第一侧向加载机构、第二侧向加载机构、竖向压力加载机构、第一驱动件、第二驱动件以及掘进机构；所述伺服控制装置配置于导油回路上；所述伺服控制装置包含液压泵、压力控制阀、换向阀、溢流阀以及卸荷溢流阀，以控制所述第一侧向加载机构、第二侧向加载机构和竖向压力加载机构的额定工作压力和加载动作。

较佳地，所述排水装置具有设置于试验土下侧以向下排出渗流的水的排水口；所述注水装置连通水源、且包含有多个出水口，各所述出水口沿上下方向间隔配置对不同深度处的试验土进行注水、以改变不同深度的试验土的湿度；各所述出水口和排水口能够连接有导水管并埋入所述试验土内部，注水装置上用于分别连通所述出水口和排水口的水管上分别配置有流量开关，各所述流量开关用于调节各出水口和排水口的出水量。

较佳地，该试验系统能够被执行下述步骤：在试验箱内填入试验土；

通过注水装置往试验土内注水、并通过竖向压力加载机构、第一侧向加载机构和/或第二侧向加载机构对试验土进行施压；

通过渗压计获取试验土的渗水压力数据、且通过压力传感器获取试验土的内部压力数据；

当所述渗水压力数据达到预设渗水压力阈值、且压力数据达到预设压力阈值时，控制掘进机构工作以形成隧道；

通过位移传感器、压力传感器和渗压计来获取试验土内部在掘进机构工作时的位移量数据、试验土内部的压力数据、以及渗水压力数据，且通过摄像装置来获取掘进机构工作时试验土的位移变化图像；

通过电信号来将所述位移量数据、压力数据、渗水压力数据以及位移变化图像传输到计算机中进行图像分析。

较佳地，该试验系统能够被执行下述步骤：

在试验箱内填入试验土；

通过注水装置往试验土内注水、并通过竖向压力加载机构、第一侧向加载机构和/或第二侧向加载机构对试验土进行施压；

通过渗压计获取试验土的渗水压力数据、且通过压力传感器获取试验土的内部压力数据；

当所述渗水压力数据达到预设渗水压力阈值、且压力数据达到预设压力阈值时，通过冷冻装置冻结试验土、以控制掘进机构工作以形成隧道；其中，冷冻装置包含有多根连通冷气管座的冷气置入管，各冷气置入管的冷气出口置于试验土的不同位置上，各冷气置入管依序打开使试验土的不同位置按不同顺序冻结；

通过位移传感器、压力传感器和渗压计来获取试验土内部在冻结试验土和/或掘进机构工作时的位移量数据、试验土内部的压力数据、以及渗水压力数据，且通过摄像装置来获取掘进机构工作时试验土的位移变化图像；

通过电信号来将所述位移量数据、压力数据、渗水压力数据以及位移变化图像传输到计算机中进行图像分析。

较佳地，所述通过注水装置往试验土内注水、并通过竖向压力加载机构、第一侧向加载机构和/或第二侧向加载机构对试验土进行施压的步骤包含：

通过第一侧向加载机构和/或第二侧向加载机构来从侧向向所述试验土施加压力；

及

在第一侧向加载机构和第二侧向加载机构完成压力加载后，通过竖向压力加载机构从上外下向试验土施加压力；

其中，所述竖向压力加载机构包含多个竖向压力加载件，所述第一侧向加载机构包含多个第一侧向压力加载件，所述第二侧向加载机构包含多个第二侧向压力加载件。

通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果。

1、本发明提供的一种岩土工程试验系统，其具有试验箱、加固机构、施压装置、喷洒装置、注水装置、冷冻装置以及掘进机构，且其可通过注水装置实现水土耦合模拟，或通过施压装置、注水装置以及冷冻装置进行岩土体冻结过程模拟，并通过掘进机构模拟实际施工场景。

附图说明

图1和图2绘制了本发明的岩土工程试验系统从相邻的两侧向上观察的示意图。

图3绘制了本发明的岩土工程试验系统从上侧观察的示意图。

图4和图5绘制了本发明的掘进机构从不同方向上观察的示意图。

图6绘制了本发明的试验箱、底座和加固机构从上侧(即沿竖向由上往下)观察的示意图。

图7绘制了本发明的上支架从上侧观察的示意图。

图8绘制了本发明的上支架从侧向上观察的示意图。

图9绘制了本发明的洒水管的示意图。

图10绘制了本发明的洒水管的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上端”、“下端”、“上段”、“下段”、“上侧”、“下侧”、“中间”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

现结合图1至图10对本申请的方案的结构以及功能进行详细的说明。

本发明提供一种岩土工程试验系统，参考图1和图2，包含底座2、支撑于底座2上且具有一收纳腔室13的试验箱1、支撑于底座2上的加固机构、用于支撑竖向压力加载机构51的上支架5、用于沿侧向对置于收纳腔室13的试验土施加压力的施压装置、配置于上支架5上的洒水装置、注水装置7、排水装置、冷冻装置以及掘进机构8，所述收纳腔室13填入有试验土，所述注水装置7的出水口、排水装置的排水口、以及冷冻装置的冷气置入管分别置入于所述试验土中，所述试验土与所述试验箱1构成为透明结构。所述掘进机构8用于在所述试验箱1内的挖出部分试验土以形成隧道。

结合图6和图7，所述第一框架3包含四个加固壁，由上向下观察，四个所述加固壁在竖向方向上的截面构成为四边形的结构，每一加固壁包含有沿竖向两两相抵接并固接在一起的第一支撑柱31，第一支撑柱31由槽钢构成，其中，两相邻的第一支撑柱31由槽钢的侧壁通过螺丝或螺栓等紧固件实现紧固连接。相邻的两个所述加固壁之间通过直角连接件55实现相互固接。其中，其具体为沿周向，相邻的两个第一支撑柱31之间通过直角连接件55配合螺栓等紧固件实现固定连接。

本实施例中，参考图1、图2、图6和图7，第二框架支撑于底座2上，第二框架包含有四个加固组件，每一加固组件对应于一加固壁设置，用以将各加固壁支撑住。每一加固组件包含沿长度方向沿竖向延伸的第二支撑柱4，沿第一支撑柱31的延伸方向阵列依序配置有多个所述第二支撑柱4。其中，上支架5固接并支撑于第二支撑柱4上。通过沿竖向延伸的第二支撑柱4支撑可以使得加固壁不会受到上支架5的重力，以解决加固壁承受重力时，竖向上的第一支撑柱31会因重力和试验箱1的力时会彼此出现错位、滑移，从而达到更好的受力的目的。且，在本实施例中，从任一加固壁的外周侧观察，一所述加固组件至少包含一位于第一支撑柱31一端的第二支撑柱4、以及一位于第一支撑柱31一端的另一端的第二支撑柱4，所述第二支撑柱4夹设于底座2和上支架5之间，通过该方式使得第一支撑柱31受到不平衡的力时，将其支撑住使其长度方向上的两端不会出现滑移、错位的问题。优选地，从任一加固壁的外周侧观察，一所述加固组件包含有三个等间隔配置的第二支撑柱4，以达到使加固壁受力平均和能够平稳支撑上支架5的目的。

其中，参考图1、图2、图6和图7，观测口32位于两相邻的两个第二支撑柱4之间，且在第一框架3上，观测口32沿上下方向(即竖向)配置有多个，以实现可以从不同的位置进行观察。在两相邻的加固壁上均开设有观测口32，以实现能够从不同的角度观测同一位置上的试验土，从而实现能够观测到试验土的在三维空间上的位移。优选地，各观测口32上配置有透明的钢化玻璃构成的观测板，在达到可观测的目的时，同时实现从侧边封闭试验箱1是目的。优选地，在观测板的外周缘和观测口32的内周缘之间配置有防水垫圈。

所述试验土由熔融石英砂和蔗糖溶液配置而成，所述熔融石英砂的颗粒直径0.5-5mm、所述蔗糖溶液浓度为每100ml纯净水溶解有198-205g蔗糖,所述试验土的折射率在1.333-1.504之间。在其它实施例中，试验土由熔融石英砂和溴化钙溶液配置而成，或由无定型硅粉和矿物油配置而成，或无定型硅粉、硅胶和卤水配置而成。其中，采用熔融石英砂和蔗糖溶液配置而成的试验土，可以达到解决其它配置方案中的溶液有刺激性，溶液有毒性或溶液有油性的缺点，在保证安全性的情况下，通过取出油性，达到更好的模拟砂土性质的目的。

结合图3和图9，所述洒水装置包含有用于支撑于上支架5上的多个洒水管9，各洒水管9具有多个洒水口91，各所述洒水管9分别连通水源并配置有压力泵以调整洒水压力，其中，各所述洒水管9能够配置有控制水流通过会截断水流的洒水开关。优选地，所述洒水管9整合组装在一起，并一体式地安装在支架上，且其通过相对支架能够转动的方式支撑在上支架5上。例如，其通过配置转销和锁扣实现能够相对转动并能够实现相对保持固定，或例如其可以通过气撑杆支撑于上支架5上以调整其相对上支架5的角度。或，各所述洒水管9通过相对支架能够转动的方式支撑在上支架5上，用以实现各洒水管9相对上支架5的角度是可调的。通过上述，实现各洒水口91相对试验土的角度(即，洒水的角度)是可调的，以达到模拟不同风向时的下雨角度。

本发明的一实施例中，岩土工程试验系统包含包含注水装置7和排水装置。所述排水装置具有设置于试验土下侧以向下排出渗流的水的排水口，所述注水装置7连通水源、且包含有多个出水口，各所述出水口沿上下方向(即，竖向)间隔配置，以对不同深度处的试验土进行注水，从而达到改变不同深度的试验土的湿度。通过改变不同深度的试验土的湿度，以实现模拟不同位置的土壤的渗水量和渗水压力，用于使其能够模拟不同湿度或干燥度的土壤对滑坡的影响，以及，不同湿度或干燥度的土壤，在下雨时其对滑坡的影响。

优选地，各所述出水口和排水口能够连接有导水管并埋入所述试验土内部，注水装置7上用于分别连通所述出水口和排水口的水管上分别配置有流量开关，各所述流量开关用于调节各出水口和排水口的出水量，以实现使试验土的不同深度，不同位置处的湿度、渗水压力的快速变化来实现模拟不同的场景。

优选地，参考图1、图2，所述第一框架3和所述第二压板12上开设有挖掘过孔，所述掘进机构8能够穿过所述挖掘过孔以将所述试验土通过所述挖掘过孔掘出试验土，以模拟隧道的挖掘过程。

所述试验箱1包含两个相邻的第一压板11和两个相邻的第二压板12，从竖向上观察，所述第一压板11和第二压板12构成为四边形结构，每一第二压板12对应地配置有多个掘进机构8，其中，两相邻的第二压板12分别对应的掘进机构8在竖向上间隔配置。例如，在两相邻的两个加固壁的外侧空间，分别配置有掘进机构8，优选地，在每一侧的加固壁的外侧空间配置有两个掘进机构8，以模拟双线通道的掘进场景。可理解的是，在其它实施例中，每一侧的加固壁的外侧空间能够配置有一个或多于两个的掘进机构8。其中，对应于两相邻的第二压板12，两个第二压板12上的挖掘过孔在沿上下方向错位开设，以实现能够模拟上下线的隧道的开挖场景(即掘进场景)。

参考图1、图2、图3、图4和图5，所述掘进机构8包含支撑架81、盾构组件、以及支撑于支撑架81上的第一驱动件84，所述盾构组件包含筒体82、套设在筒体82内的旋挖螺杆83，所述第一驱动件84用于驱动所述盾构组件相对所述支撑架81活动；其中，所述盾构组价包含有用于驱动旋挖螺杆83转动以挖掘试验土的第二驱动件。其中，旋挖螺杆83通过中心部位的长杆和配置于长杆外周的螺旋叶片构成。

优选地，掘进机构8包含有转动支撑件86和出料道85，所述转动支撑件86和出料道85支撑于支撑架81上，用于将试验土从出料道85排出，以达到实现将掘出的试验土排出的目的。

优选地，岩土工程试验系统包含有光源装置、拍摄装置和数据采集装置；所述光源装置包含有激光源和滤镜，所述滤镜将激光源的光线转成面光源并投射至试验土上，所述拍摄装置用于拍摄试验土冻结过程中或掘进机构8挖出试验土过程中试验土的位移变化，所述数据采集装置包含配置于实验土内部的位移传感器、压力传感器以及渗压计。所述位移传感器、压力传感器、渗压计以及拍摄装置分别电信号连接于计算机B。其中，拍摄装置相应于观测口32的位置进行设置。

结合图1～图3，岩土工程试验系统还包含有具有导油回路A1的液压机构A，所述液压机构A分别连通所述施压组件、第一驱动件84和第二驱动件。包含有上支架5和支撑于上支架5用于对试验土由上至下施压的竖向压力加载机构51，所述上支架5支撑于加固机构上。

优选地，参考图1、图2、图3、图7和图8，上支架5包含多根横梁54、以及固定于横梁54上的支撑板组件，其中，多根横梁54相互固定连接在一起。所述支撑板组件包含用于支撑竖向压力加载机构51的第一支撑板53、以及用于固接所述第二框架的第二支撑板52。在本实施例中，各所述横梁54在竖向的正交方向上间隔配置，所述第一支撑板53夹设于两相邻的横梁54之间以连接并固定所述横梁54，所述第二支撑板52固接于所述第一支撑板53或横梁54上并向下延伸以固接所述第二框架的上端部，即，固定连接于第二支撑柱4的上端部。

优选地，所述横梁54、第一支撑板53与所述第二支撑板52两两之间能够通过直角连接件55相互固接，分别位于两相邻的所述加固壁上的两个第一支撑柱31能够通过直角连接件55相互固接。

优选地，参考图1、图2和图10，所述底座2包含有地基21、底板22、底板支撑件23以及锚桩24。在地基21上开设有锚定槽，底板22通过锚桩24固定在地基21上，其中，底板22通过底板支撑件23来支撑于地基21上，底板支撑件23支撑于锚桩24与底板22之间，试验箱1、第一框架3和第二框架分别支撑并固定在底板22上。

优选地，参考图1、图2，所述施压组件包含有支撑于加固机构上的侧向加载机构6，该侧向加载机构6连接有第二压板12以推动第二压板12活动。侧向加载机构6包含有第一方向上的第一侧向加载机构，第二方向上的第二侧向加载机构，其中，第一侧向加载机构和第二侧向加载机构对应于相邻的两个第一压板11的方位进行设置。液压机构A分别连通所述竖向压力加载机构51、第一侧向加载机构和第二侧向加载机构，所述第一方向和第二方向构成为竖向的正交方向，所述第一侧向加载机构包含第一加载构件，第一加载构件分别有四个第一压力加载件，其中，两个第一压力加载件分别沿竖向(即上下方向)间隔配置，其余两个第一压力加载件沿竖向位于前述两个第一压力加载件之间、且沿第二方向相对前述两个第一压力加载件间隔配置。所述第二侧向加载机构包含第二加载构件，每一第二加载构件分别有四个第二压力加载件，其中，两个第二压力加载件分别沿竖向(即上下方向)间隔配置，其余两个第二压力加载件沿竖向位于前述两个第二压力加载件之间、且沿第一方向相对前述两个第二压力加载件间隔配置。

通过第一加载构件和第二加载构件的配置方式，可以调整对不同位置上的试验土依序加载，以更精确地模拟地下土壤的压力分布。例如，由下往上依序使第一压力加载件工作，使得加载板下侧先活动对试验土加载压力、随后上方的第一压力加载件工作对试验土加载压力，最后竖向压力加载机构51向下加载压力，使得试验土能够模拟出不同深度处的土壤的压力分布。可以理解的是，采取一个侧面上配置多个第一压力加载件或第二压力加载件相对于只设置一个压力加载件的情况，可以更真实地模拟不同深度处的试验土的压力分布。可理解的是，在其它实施例中，一个侧面方向上的第一压力加载件的数量不仅仅限制为四个，可以为多个，一个侧面方向上的第二压力加载件的数量不仅仅限制为四个，可以为多个。

在其它实施例中，第一加载构件可以只包含一个第一加载件，第二加载构件可以只包含一个第二加载件，第一加载件和第二加载件可以通过对试验土的相邻接的两个侧面整体进行施压进行模拟。

在其它实施例中，第一侧向加载机构包含两对置配置的第一加载构件，第二侧向加载机构包含两对置配置的第二加载构件。

优选地，第一压力加载件和第二压力加载件固定支撑于第一支撑柱31上，第一压力加载件穿过加固壁以固定连接有第二压板12。其中，在对应于第二压板12的加固壁上开设有用于供第一压力加载件或第二压力加载件穿过并将其支撑的安装孔。

优选地，岩土工程试验系统包含有液压机构A和伺服控制装置，所述试验箱1包含有两个相邻的第一压板11和两个相邻的第二压板12。从竖向上观察，所述第一压板11和第二压板12围拢成一四方形结构。所述施压装置包含分别用于推动两个第一压板11从侧向施压于试验土的第一侧向加载机构和第二侧向加载机构，所述液压机构A包含有导油回路A1、并通过导油回路A1来连通第一侧向加载机构、第二侧向加载机构、竖向压力加载机构51、第一驱动件84、第二驱动件以及掘进机构8。所述伺服控制装置配置于导油回路A1上。所述伺服控制装置包含液压泵、压力控制阀、换向阀、溢流阀以及卸荷溢流阀，以控制所述第一侧向加载机构、第二侧向加载机构和竖向压力加载机构51的额定工作压力和加载动作。

结合图1～图10，本发明提供一种岩土工程试验系统，该试验系统能够被执行下述步骤：

S100，在试验箱1内填入试验土。

S200，通过注水装置7往试验土内注水、并通过竖向压力加载机构51、第一侧向加载机构和第二侧向加载机构对试验土进行施压，以模拟出不同深度处的土壤的压力分布。其中，在其它实施例中，其通过第一侧向加载机构或第二侧向加载机构对试验土加载压力。

S300，通过渗压计获取试验土的渗水压力数据、且通过压力传感器获取试验土的内部压力数据。

S400，当所述渗水压力数据达到预设渗水压力阈值、且压力数据达到预设压力阈值时，控制掘进机构8工作以形成隧道。

S500，通过位移传感器、压力传感器和渗压计来获取试验土内部在掘进机构8工作时的位移量数据、试验土内部的压力数据、以及渗水压力数据，且通过摄像装置来获取掘进机构8工作时试验土的位移变化图像。

S600，通过电信号来将所述位移量数据、压力数据、渗水压力数据以及位移变化图像传输到计算机B中进行图像分析。

其中，步骤S200包含步骤：

S201，通过第一侧向加载机构和/或第二侧向加载机构来从侧向向所述试验土施加压力。

S202，在第一侧向加载机构和第二侧向加载机构完成压力加载后，通过竖向压力加载机构51从上外下向试验土施加压力。

优选地，所述竖向压力加载机构51包含多个竖向压力加载件，所述第一侧向加载机构包含多个第一侧向压力加载件，所述第二侧向加载机构包含多个第二侧向压力加载件。

优选地，结合图1～图10，本发明提供一种岩土工程试验系统，还能够被执行下述步骤：

S100A，在试验箱1内填入试验土。

S200A，通过注水装置7对试验土注水以改变不同位置的土壤的湿度。

S300A，通过竖向压力加载机构51、第一侧向加载机构和/或第二侧向加载机构对试验土进行施压。其中，其可依序通过第一侧向加载机构、第二侧向加载机构和竖向压力加载机构51对试验土进行施压。或，其可依序通过第一侧向加载机构和竖向压力加载机构51对试验土进行施压。或，其可依序通过第二侧向加载机构和竖向压力加载机构51对试验土进行施压。

S400A，通过渗压计获取试验土的渗水压力数据、且通过压力传感器获取试验土的内部压力数据。

S500A，当所述渗水压力数据达到预设渗水压力阈值、且压力数据达到预设压力阈值时，通过冷冻装置冻结试验土、以控制掘进机构8工作以形成隧道。其中，冷冻装置包含有多根连通冷气管座的冷气置入管，各冷气置入管的冷气出口置于试验土的不同位置上，各冷气置入管依序打开使试验土的不同位置按不同顺序冻结。

S600A，通过位移传感器、压力传感器和渗压计来获取试验土内部在冻结试验土和掘进机构8工作时的位移量数据、试验土内部的压力数据、以及渗水压力数据，且通过摄像装置来获取掘进机构8工作时试验土的位移变化图像。

S700A，通过电信号来将所述位移量数据、压力数据、渗水压力数据以及位移变化图像传输到计算机B中进行图像分析。

优选地，结合图1～图10，本发明提供一种岩土工程试验系统，还能够被执行下述步骤：

S100B，在试验箱1内填入试验土。

S200B，通过注水装置7对试验土注水以改变不同位置的土壤的湿度。

S300B，通过加热器对试验土进行加热以改变不同位置的土壤的温度。

S400B，通过竖向压力加载机构51、第一侧向加载机构和/或第二侧向加载机构对试验土进行施压。其中，其可依序通过第一侧向加载机构、第二侧向加载机构和竖向压力加载机构51对试验土进行施压。或，其可依序通过第一侧向加载机构和竖向压力加载机构51对试验土进行施压。或，其可依序通过第二侧向加载机构和竖向压力加载机构51对试验土进行施压。

S500B，通过渗压计获取试验土的渗水压力数据、且通过压力传感器获取试验土的内部压力数据。

S600B，当所述渗水压力数据达到预设渗水压力阈值、且压力数据达到预设压力阈值时，通过冷冻装置冻结试验土。其中，冷冻装置包含有多根连通冷气管座的冷气置入管，各冷气置入管的冷气出口置于试验土的不同位置上，各冷气置入管依序打开使试验土的不同位置按不同顺序冻结。

S700B，当通过观察口、摄像装置或温度传感器获取到目标区域的试验土完全冻结后，通过液压机构A和伺服控制装置控制掘进机构8工作以掘出试验土。

S800B，通过位移传感器、压力传感器和渗压计来获取试验土内部在冻结试验土和掘进机构8工作时的位移量数据、试验土内部的压力数据、以及渗水压力数据，且通过摄像装置来获取掘进机构8工作时试验土的位移变化图像。

S900B，通过电信号来将所述位移量数据、压力数据、渗水压力数据以及位移变化图像传输到计算机B中进行图像分析。

其中，步骤S800B能够在上述各步骤的执行动作的各过程中同时执行。其中，位移传感器、压力传感器、温度传感器以及渗压计通过线缆电联接于计算机B，在计算机B内安装有装有控制及数据采集软件，例如，GDSLAB软件，以获取位移量数据、试验土内部的压力数据、试验土的渗水压力数据、试验土的内部温度分布以及位移变化图像，并结合数据和图像进行分析。例如，通过采取改变温度，可以获取不同深度处的土壤的温度对冻结过程中的冻结效果、冻结速度的影响，以及土壤的温度、冻结速度结合渗水压力数据，获取试验土的膨胀率等。例如，通过施压装置的竖向压力加载机构51、第一侧向加载机构和第二侧向加载机构对试验土进行施压，并结合注水装置7、渗水装置、冰冻装置用以模拟不同深度的土壤处的压力或土壤密度对冰冻效果的影响，进一步结合加热器，能够模拟出不同的压力、密度、湿度和温度的变化对冻结效果的影响，且其在冰冻后的挖掘过程中，上述变化对在挖掘过程中的土壤的位移变化的影响。

以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。