為了研究不同隧道開挖方法的施工力學過程，開發了大型三維模型試驗系統。系統自動液壓控制系統具有壓力高、保壓時間長、階躍加載穩定的特點，可滿足現有地質力學相似材料基礎上各種地下工程三維和平面地質力學模型試驗的要求，在此基礎上，通過大量不同材料比和力學參數試驗，得出了滿足Ⅴ類軟弱圍巖的相似材料比，對鐵路隧道施工過程進行了大型三維地質力學模型試驗，真實模擬了隧道在開挖和支護過程中的力學變化過程。試驗結果表明，該系統穩定可靠，可廣泛應用于其他地下工程的地質力學模型試驗研究。研究方法、技術和成果對類似工程研究具有一定的參考和指導意義。
每個測試模塊都符合國際巖土力學學會的要求
車身樣本尺寸：1500mm×1500mm×1500mm長×寬×高）；
試驗空間尺寸精度<0.5mm；
主機外形：≈ 3500mm×3500m×2400mm長×寬×高）；
主機剛度大于10.0mn/mm，主機滿載變形小于0.1mm（變形采用光學測量監測）；
試件變形測量范圍：-19999～19999με
加載速率：0.1～1.0kn/s，加載精度：<±1.0%F.s，加載分辨率：0.05kn；
負載保持精度：<±1.0%F.S，負載保持時間≥ 72.0小時；
氣動系統壓力：1.6Mpa；控制精度：0.01Mpa；
土樣垂直大壓力：0.6MPa，垂直增加荷載：1350.0kn；
垂直加載行程：0～150.0mm；
垂直加載點：36.0，垂直單點大加載能力：40.0kn；系統采用多點加載，每個加載點可分別加載運動，每個加載點可同步加載同步運動或異步運動；
土樣側向大壓力：0.6MPa，側向增加荷載1350.0kn/side；
側向加載行程：0～150.0mm；
橫向加載點：144.0，橫向單點大加載能力：40.0kn；系統采用多點加載，每個加載點可分別加載運動，每個加載點可同步加載同步運動或異步運動；
橫向運動與載荷同步差：＜0.2kn；
加載和卸載應力值可編程；
