[实用新型]一种基于3D打印制备光纤光栅模型土工格栅的装置

说明书

本实用新型提供一种基于3D打印制备光纤光栅模型土工格栅的装置，包括打印机机架、安装于打印机机架的土工格栅原料供应组件、喷头移动组件、设于土工格栅原料供应组件端头的喷头、设于喷头下方的打印平台、喷头移动组件；土工格栅原料供应组件用于提供模型土工格栅原料；喷头用于将土工格栅原料供应组件提供的土工格栅原料喷出；打印平台用于承接喷头喷出的土工格栅原料以形成模型土工格栅；喷头移动组件用于在计算机系统控制下驱动喷头在X轴和Z轴方向移动；打印平台移动组件用于在计算机系统控制下驱动打印平台在Y轴方向移动。本实用新型解决了加筋土结构模型试验中筋材应力的测量问题，实现了模型土工材料的变形及内力精确测量。

技术领域

本实用新型涉及岩土工程模型试验领域，具体是一种基于3D打印制备光纤光栅模型土工格栅的装置。

背景技术

土工合成材料因其具有抗拉强度高、适应变形能力强、造价地低廉等优点而被广泛应用于岩土工程中。加筋土结构是通过将土工合成材料，诸如土工膜、土工格栅、土工格室等预埋入土体中，通过土体进行加筋的方式进而提高加筋结构整体稳定性，减小变形的效果。

而目前加筋土结构的设计过程中，其理论研究往往滞后于工程实践，导致工程设计往往便于保守，不少失事与失败的案例，事后分析和总结原因也不尽相同，促使工程设计者更加保守。其本质的原因还是对加筋土的机理认识不清。由于筋材多属柔性材料，作用于土体中监测难度大，而筋材在土体中的应力分布是认清加筋机理的重要基础。

受原型尺寸的限制，开展足尺模型面临施工周期长，建设投资大，且项目本身不可控因素多。对此，模型试验就凸显其独特的优势。模型试验较原型试验周期短，造价低，可采取单一变量法对不同试验参数进行研究。因此，采用模型试验是研究加筋机理的重要手段，而模型试验筋材应力的测量则成为模型试验成功与否的关键所在。

中国实用新型专利“利用光纤光栅测量土工格栅变形和受力的方法”(申请号：201010237688.7)采用结构胶和捆扎方式将应变传感光纤与被测土工格栅的经栅或纬栅连接在一起测量筋材变形和内力；

中国实用新型专利“一种土工格栅应变片辅助粘贴装置及其操作方法”(申请号：201710396946.8)实用新型一种便于应变片粘贴装置，通过在土工格栅表面粘贴应变片的方式测量筋材变形；

中国实用新型专利“一种模型试验中土工格栅应变量测装置及量测方法”(申请号：201510627033.3)，采用不锈钢弦绑扎与模型土工格栅，通过与不锈钢弦连接的位移计测量土工格栅应变；

中国实用新型专利“一种土工格栅应变测试装置及其测试方法”(申请号：201010124517.3)利用导电橡胶复合材料的拉敏性对土工格栅应变进行测试，通过测试此电阻变化便可得到土工格栅的应变；

中国实用新型专利“一种传感型土工格栅材料及其结构”(申请号：201510814524.9)提出了一种高强度、高摩阻的传感型土工格栅的制作方法，利用导电高分子复合材料的拉敏效应检测格栅自身的电阻变化获取格栅及加固体的变形；

中国实用新型专利“光纤光栅复合涤纶土工格栅及其制备方法”(申请号：201310434187.1)将光纤布拉格光栅和复合增强标识纱与经纱和纬纱形成层间稳定的复合结构，通过聚合物涂层处理制得光纤光栅复合涤纶土工格栅测量出土工格栅的形变。

上述已有的技术方案主要针对原型土工土工格栅，同时多采用将光栅、应变片或钢弦固定于土工格栅表面，采用捆绑式误差较大，同时受筋-土界面的相互作用影响，误差较大。