[发明专利]三维打印水泥基模型的传感器植入装置及方法

说明书

本发明涉及一种三维打印水泥基模型的传感器植入装置及方法，其中，植入装置包括：操作台，包括一工作面；打印试样，位于工作面上，且内部具有预设空腔；注浆组件，设于操作台上，用于向预设空腔内注入填充材料。植入方法包括步骤：建立三维立体模型，确定传感器在三维立体模型中的位置及体积，并开设预设空腔；打印得到打印试样，向预设空腔中植入传感器；在预设空腔内注浆。本发明提供的三维打印水泥基模型的传感器植入装置及方法，通过预设空腔将打印试样定位于工作面上，利用注浆组件向预设空腔内注入填充材料，使传感器与打印试样胶结密实，以便准确测量打印试样的内部数据，更真实的反应地质构造与工程结构之间的关系。

技术领域

本发明涉及水泥基材料应用技术领域，特别是涉及一种三维打印水泥基模型的传感器植入装置及方法。

背景技术

物理模型试验是一种用于研究复杂工程问题的重要方法，尤其是在岩土工程领域，物理模型试验能够利用材料之间的相似性，较为有效地模拟实际工程施工，可以较真实的反映地质构造与工程结构之间的空间关系，在隧道、边坡、基坑等领域均发挥重大作用。

水泥基材料因其易成型的特性，且性质与岩土体相似，常被作为制备模型试样的原材料之一。传统的模型试样制备方法需要预先制作模具，利用模具进行浇筑成型，浇筑过程中还需要测试的部位埋设相应的传感器。然而该方法制作过程复杂，模具制作成本较大，且传感器植入试样的具体位置难以精确定位，导致制样过程费时费力且试验结果误差较大。

随着三维打印技术的发展，由于其增材打印的优点，已被用到岩土工程模型试验制备中来。现有的三维打印技术制备模型试样的方法，仅能在模型试样的表面布设传感器而不能植入模型的内部，导致物理模型试验的测量效果不理想，水泥基三维打印技术因其易成型，制作成本低，且与岩石材料类似，非常适合制作模型试样。为了准确模拟实际工程受力状态，需要在物理模拟试验过程中监测其内部应力、应变等试验响应特征。由此，创新三维打印水泥基模型的内部传感器植入技术，对于提高物理模拟试验的植入传感器的存活率和准确性都具有重要意义。

发明内容

基于此，有必要提供一种三维打印水泥基模型的传感器植入装置及方法，使得传感器能够准确且稳定的植入水泥基模型中。

一方面，本发明提供一种三维打印水泥基模型的传感器植入装置，包括：

操作台，包括一工作面；

打印试样，位于所述工作面上，所述打印试样内部具有用于植入传感器的预设空腔；

注浆组件，设置于所述操作台上，用于向所述预设空腔内注入填充材料，以将所述传感器固定于所述预设空腔内。

在其中一个实施例中，所述注浆组件可活动地设于所述操作台上，与所述预设空腔的位置相对应。

在其中一个实施例中，所述操作台包括两组支撑杆组，每一所述支撑杆组的一端与所述工作面相连，所述两组支撑杆组沿第一方向设置于所述打印试样的相对的两侧；

所述注浆组件的两端分别与所述两组支撑杆组相连，且可移动地设置于所述两组支撑杆组上。

在其中一个实施例中，每一所述支撑杆组包括至少两根纵杆及至少一根第一横杆，所述纵杆连接于所述工作面，所述第一横杆的两端分别设于相邻的两根所述纵杆上，且能够沿所述纵杆的纵长方向移动，所述注浆组件可移动的设置于所述第一横杆上。

在其中一个实施例中，所述操作台还包括两根第二横杆，两根第二横杆沿第二方向设于所述打印试样的相对的两侧，每一所述第二横杆的两端分别与所述两组支撑杆组相连，且可移动的设置于所述两组支撑杆组上；

其中，所述第一方向与所述第二方向相交。