地热是绿色可再生清洁能源，以干热岩为代表的我国深部地热资源潜力巨大、前景广阔。大力开发利用干热岩深部地热资源对优化我国能源结构、助力如期实现“碳达峰、碳中和”庄严承诺具有重大意义。然而干热岩埋藏深、应力高、渗透性低、非均质性强、场地依赖性大，在热储建造、诱发地震、高效取热等方面还面临一系列难题，亟待深入认识关键机理、突破核心技术。模型试验是介于材料试验和现场工程试验之间的一种试验手段，一方面比材料试验的试样尺寸更大，可更接近实际工程条件，能获取更多结构性信息和规律，另一方面，通常又比现场原位试验的成本相对更低。开展大尺寸模型试验是干热岩等深部岩体力学的发展趋势。然而，岩体力学设备的投资几乎与吨位也就是试样尺寸的平方成正比，因此如何低成本实现大尺寸模型试验系统具有重要意义。
基于上述需求，中国科学院武汉岩土力学研究所白冰研究员、雷宏武博士、崔银祥副研究员研制了“干热岩/EGS”深部地热模型试验平台。设备最高温度为300℃，轴向最大出力超过1000吨，侧向可采用主动式加载，也可采用自主提出的变刚度被动式加载从而省去侧向加载系统。设备最大试样尺寸为450mm×450mm×450mm并具有一定的尺寸调节空间。设备主要用于开展干热岩/EGS地热提取、流动换热、水力压裂等的模型试验，也可用于模拟CO2地质封存、能源开发等领域相关定制试验。
研究成果获发明专利“一种变刚度侧限式岩土力学试验装置及方法”，设备研制得到国家自然科学基金项目（41672252，41972316）的资助。
图1“干热岩/EGS”深部地热模型试验平台
图2 流体注采循环试验
图3 干热岩/EGS压裂试验:压力-时间曲线
