[發明專利]一種3D打印模型樁及砂雨法試驗制作裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201610289067.0
• 申請日: 2016-05-04
• 公開（公告）號: CN105887944B
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 彭懷風;孔綱強;孟珍珠;李輝;郝耀虎
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種3D打印模型樁及砂雨法試驗制作裝置，其特征在于，該裝置包括：承重臺(23)、模型槽(4)、模型樁打印設備、砂土法填筑設備和控制設備(20)；所述模型槽(4)設置在承重臺(23)上，為所述模型樁打印設備、砂土法填筑設備提供平臺；

所述模型樁打印設備包括空間位移控制組件和模型樁材料供應組件，所述空間位移控制組件包括：外環形滑軌(15)及Z11滑軌(6)、Z12滑軌(7)、X1滑軌(5)和移動部件(17)；所述外環形滑軌(15)通過滑軌支架(16)固定在承重臺(23)上；外環形滑軌(15)與Z11滑軌(6)之間，Z11滑軌(6)與X1滑軌(5)之間，X1滑軌(5)與Z12滑軌(7)之間分別通過移動部件(17)連接；所述模型樁打印設備的模型樁材料供應組件包括：用于盛放料漿的料池(18)和料漿泵(12)以及連通兩者的輸料管(24)，所述料漿泵(12)位于所述Z12滑軌(7)的末端，其下方設置有出料口(13)；所述移動部件(17)、料漿泵(12)分別與所述控制設備(20)電連接；

所述砂土法填筑設備包括撒砂操作組件和砂材供應組件；所述撒砂操作組件包括：內環形滑軌(14)及Z21滑軌(10)、Z22滑軌(8)、X2滑軌(9)及移動部件(17)，所述內環形滑軌(14)通過滑軌支架(16)固定在承重臺(23)上；內環形滑軌(14)與Z21滑軌(10)之間，Z21滑軌(10)與X2滑軌(9)之間，X2滑軌(9)與Z22滑軌(8)之間分別通過移動部件連接；所述砂材供應組件包括：砂池(1)和出砂口(11)以及將兩者連通的輸砂管(2)；出砂口(11)位于所述Z22滑軌(8)的末端。

2.根據權利要求1所述的3D打印模型樁及砂雨法試驗制作裝置，其特征在于，所述料漿泵(12)內設置有加熱裝置，控制材料的溫度范圍為10～50℃。

3.根據權利要求1所述的3D打印模型樁及砂雨法試驗制作裝置，其特征在于，所述料池(18)內設置有攪拌裝置(19)，其功率為100～300W，攪拌速度為360～720r/min。

4.根據權利要求1所述的3D打印模型樁及砂雨法試驗制作裝置，其特征在于，所述模型槽(4)和承重臺(23)的材料為鋼材、有機玻璃或鋼化玻璃，所述內環形滑軌(14)和外環形滑軌(15)、滑軌支架(16)的材料為鋼材或鋁合金。

5.一種權利要求1所述的3D打印模型樁及砂雨法試驗制作裝置的使用方法，包括以下步驟：

(1)利用三維制圖軟件設計模型樁(22)的形狀、尺寸以及布置結構，以及模型樁(22)的樁周土體分層與相對密實度；

(2)將預先確定的樁材料置于所述模型樁材料供應組件中的料池(18)內，將預先確定的砂材置于所述砂材供應組件中的砂池(1)內；

(3)根據試驗參數及繪制的三維立體模型，調整所述料池(18)和砂池(1)與模型槽(4)的相對高度，調節出料和放砂速度，所述模型樁打印設備開始打印模型樁，所述砂土法填筑設備開始撒砂。

6.根據權利要求5所述的使用方法，其特征在于，步驟(3)的施工制作過程中還包括以下步驟：

打印期間根據試驗要求，在模型槽(4)中埋置測量元器件；

在打印過程中通過改變所述砂材供應組件中的出砂口(11)距砂面的距離，以實現多層土。

7.根據權利要求5或6所述的使用方法，其特征在于，所述模型樁(22)的橫截面形狀為圓形、X形、長方形、Y形、圓環形或者模型樁(22)為楔形樁。