[发明专利]3D打印的隧道模型支护结构及安装方法及制作方法

说明书

本发明公开了3D打印的隧道模型支护结构及安装方法及制作方法，支护结构包括若干段依次拼接的支护段，每段支护段包括若干个拼接的内衬，每个内衬均为3D打印件，在支护段的外侧设有支撑板。本发明的有益效果是：采用3D打印机打印支护内衬，大大简化了隧道模型试验的支护布置，更为方便快捷，并且可以使试验者根据实际情况为隧道试验模型量身定制支护结构，且支护结构模型用后可以回收进行多次试验，实现重复利用；整个支护结构较为简单和方便，可以有效防止隧道模型内围岩变形，省去了传统的喷涂混凝土、添加锚杆等费事费力的工作。

技术领域

本发明涉及隧道模型试验技术，具体涉及3D打印的隧道模型支护结构及安装方法及制作方法。

背景技术

在隧道工程中，实际工程和结构的原型一般是尺寸较大且较为复杂，其力学性能和受力机理通常无法通过对结构直接进行研究而获得，而必须采用模型试验。在满足一定相似原理的前提下，模型试验相对于现场测试及数学模型可以更为便捷、全面、直观、准确地反映出隧道的各项数据和性能，对探究地下工程机理，以及工程实际起到指导作用。

目前，隧道模型试验的支护结构一般都是喷涂混凝土，或者添加铁丝网、小锚杆再进行喷涂混凝土。然而这并不能很好的满足模型试验的相似原理，会对后续的试验产生影响。并且，由于尺寸和结构的限制，考虑喷涂混凝土的凝固时间，隧道模型掘进速度和距离都要控制在一定范围内，这样就使得试验费时、费力，还并不能很好的满足模拟支护结构的效果。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有隧道模型试验支护结构的不足，提供的3D打印的隧道模型支护结构及安装方法及制作方法。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

3D打印的隧道模型支护结构，包括若干段依次拼接的支护段，每段支护段包括若干个拼接的内衬，每个内衬均为3D打印件，在支护段的外侧设有支撑板，通过3D打印的内衬辅以支撑板作为支护结构，大大简化了隧道模型试验的支护布置，更为简单方便。

进一步地，所述支撑板的形状与所述支护段的形状形同。

进一步地，所述支撑板包括多段，相邻的支撑板通过链接板用紧固装置固定。

进一步地，所述支护段的形状由隧道的实际形状通过比例缩放得到。

进一步地，所述支护结构的两端的支护段通过压片固定在端部支撑板上。

进一步地，所述支撑板设在两相邻支护段之间，支护段的内侧通过压片与支撑板连接。

进一步地，打印所述内衬的材料为聚乳酸材料。

进一步地，所述相邻的内衬一个设有凸台，另一个设有与凸台配合的凹槽，通过凸台与凹槽配合，实现两个内衬的固定。

支护结构的安装方法，具体步骤如下：

1)将若干段内衬依次拼接，拼接若干段支护段；

2)将多段支撑板设在支护段的外侧，固定相邻的支撑板，构成一段支护结构，将一段支护结构的端部采用压片将端部支撑板与内衬固定；

3)将一段支护结构放置在隧道模型内，贴合挖出的内壁；

4)继续挖进隧道，将第二段支护结构中的支撑板放置在隧道内并进行拼接；

5)将若干段内衬依次拼接在支撑板内部，将内衬与支撑板固定；

6)隧道继续向前挖进，重复步骤4)到步骤5)；

7)最后，将端部支撑板与末端内衬固定，完成完整的支护结构。

支护结构的制造方法，具体步骤如下：