物理模型试验具有结果直观和可定性或定量反应与地下工程有关的天然岩体受力特性等优点，因此物理模拟研究作为岩石力学的重要研究手段之一，一直备受人们的关注。在物理模型试验过程中，模拟地下工程开挖或地下矿产的开采过程比较困难，如何能够精确地控制开挖范围以及开挖顺序是试验结果准确与否的关键。

在上述背景下，中国科学院地质与地球物理研究所工程地质与水资源研究室博士后郭捷等发明了一种用于模拟岩体开挖过程的模型内部支撑装置，并于近期获得国家专利授权（发明名称：一种模型内部支撑装置；发明人：郭捷、马凤山、赵海军、李克蓬、刘峰、丁阔；专利号：ZL 2014 1 0591771.2）。

该发明公开了一种模型内部支撑装置（如图），装置将传动齿轮设置成环形结构，且通过主动齿轮带动传动齿轮，进而带动从动齿轮，最终通过从动齿轮带动支撑杆水平方向伸缩移动，再通过支撑杆最外端的支撑臂向外扩展实现模型内部的支撑状态；向相反方向转动主动齿轮，支撑杆就会缩短收回，从而可以方便地取出支撑装置，结构简单，操作方便且支撑效果好。支撑装置可以按照需要制作成正方形或者圆形，如开挖尺寸较大也可数个支撑机构串联使用，外部支撑形状可以根据需要定制加工，辅以液压伺服系统和压力传感系统，就可以实现对开挖区域的精确控制和数据监测。该装置可以通过支撑装置的加载和卸荷用来模拟隧道的开挖以及地下矿产的开采和充填等过程。