[发明专利]3D打印模型隧道及砂雨法模型试验制作装置及施工方法

摘要

本发明公开了一种3D打印模型隧道及砂雨法模型试验制作装置及施工方法，包括模型槽、模型隧道打印设备、砂雨法砂土填筑设备和控制设备，利用3D打印技术实现隧道模型试验的精准施工和试验用土的精确控制填筑。本发明装置和施工方法解决了常规隧道缩尺模型试验中存在的隧道周围土体填筑不均匀、复杂隧道布置的隧道设置制作工艺复杂且耗时长，隧道与隧道之间的相对位置在设置过程中容易变动，隧道与土的接触面在布置过程中容易造成扰动等问题，利用3D打印技术可以浇筑复杂的隧道形式，可以在小空间内精准布置小角度交叉、交互的隧道；可以精确的控制隧道周土体的相对密实度和均匀性，并实现不同相对密实度的多层土的模拟。

主权项

1.一种3D打印模型隧道及砂雨法模型试验制作装置，其特征在于，该装置包括模型槽(2)、模型隧道打印设备、砂雨法砂土填筑设备和控制设备(19)；所述模型槽(2)的上部开口、四周和底部密封，用于盛放砂体(24)和模型隧道(15)形成的实验模型；所述模型隧道打印设备用于打印模型隧道(15)，包括空间位移控制组件和模型隧道材料供应组件，所述砂雨法砂土填筑设备用于部署砂体(24)，包括撒砂操作组件和砂材供应组件；空间位移控制组件和撒砂操作组件分别通过固定部件(1)固定在模型槽(2)的外侧，隧道材料供应组件和砂材供应组件位于模型槽(2)的上方；所述空间位移控制组件包括：X1滑轨(20)、Y1滑轨(23)、Z11滑轨(21)和Z12滑轨(22)及移动部件(9)；所述X1滑轨(20)、Y1滑轨(23)与Z11滑轨(21)均为直线型，Z12滑轨(22)为L型；Y1滑轨(23)水平放置，其两端分别由固定部件(1)固定在所述模型槽(2)的外侧；Y1滑轨(23)与Z11滑轨(21)之间，X1滑轨(20)与Z11滑轨(21)之间，X1滑轨(20)与Z12滑轨(22)之间均通过移动部件(9)连接；所述砂雨法砂土填筑设备的撒砂操作组件包括：Y2滑轨(14)、Z21滑轨(11)、Z22滑轨(13)、X2滑轨(10)及移动部件(9)；Y2滑轨(14)、Z21滑轨(11)、Z22滑轨(13)、X2滑轨(10)均为直线型，Y2滑轨(14)水平放置，其两端分别由固定部件(1)固定，Y2滑轨(14)与Z21滑轨(11)之间，Z21滑轨(11)与X2滑轨(10)之间，X2滑轨(10)与Z22滑轨(13)之间都通过移动部件(9)连接。