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申请/专利权人：华东交通大学

摘要：本发明涉及岩溶技术领域，公开了基于3d打印地质体的岩溶桩基破坏可视化试验装置与方法，包括3d打印透明岩石与透明土的岩溶地质体模型本体，模型本体预留桩基础钻孔，也可模拟钻孔灌注桩基础。模型本体还包括模拟高铁动、静荷载加载装置、试验箱装置、可视化监测装置，以及应力应变分析系统；模型试验箱为透明钢化玻璃箱，并使用镀锌耐候钢加劲，而且具备镀锌耐候钢底座，耐候箱底座通过紧固螺栓可与模拟高铁动、静荷载加载装置固定实现加载。本发明中，为开展重复性试验提供可能；可以为难以处理岩溶地质区域的高铁路基处理选型提供技术支撑；可以直接观察桩‑土相互作用，有望依据此实验装置提炼岩溶区域高铁路基设计理论与设计方法。

主权项：1.基于3d打印地质体的岩溶桩基破坏可视化试验装置与方法，包括基于透明材料打印透明块体模拟岩石及其裂隙，基于透明材料打印颗粒材料模拟土体，基于透明孔隙流体需要与透明地质体的折射率匹配模拟水力渗透。因此，本发明所提试验装置包括3d打印透明岩石与透明土的岩溶地质体模型本体，模型本体预留桩基础钻孔预制桩基础，可选地，也可模拟钻孔灌注桩基础。所述模型本体还包括模拟高铁动、静荷载加载装置、试验箱装置、可视化监测装置，以及应力应变分析系统。所述模型试验箱为透明钢化玻璃箱，并使用镀锌耐候钢加劲，而且具备镀锌耐候钢底座，耐候箱底座通过紧固螺栓可与模拟高铁动、静荷载加载装置固定实现加载。所述3d打印透明块体岩溶岩石与裂隙需要配合折射率相同的透明液体，使得3d打印岩石块体多种材料具有一致的折射率，从而保证其透明性。所述可视化通过激光发射器或3d打印相关位置散斑，基于PIV技术粒子图像测速技术获得实时的模型内部变形。所述透明岩体打印通过水溶性透明PVA树脂与一种透明脆性树脂材料例如：聚碳酸酯PC进行双喷头3D打印。可选地，也可用无定型硅粉骨料、正十二烷和十五号白油配置打印透明岩体。所述透明岩体内模拟水溶液通过两种不同高低折射率的透明液体制作而成，可选地，可采用“十五号白油混合正十二烷”或者“液体石蜡+正十二烷配置”。配置前测试透明岩体的折射率，并保证溶液的折射率与岩体的折射率保持一致。所述透明土体由熔融石英砂骨料、正十二烷和十五号白油配置而成。所述透明地质体其3d打印的依据来源于地质勘查资料，即通过钻孔数据获取真实地质信息，按照缩尺原则进行模型打印，由于打印的可重复性，因此，对于同一数据，可多次重复进行，以总结相关规律，验证室内试验的结果以及验证通过室内试验所提出的计算方法。所述透明地质体缩尺模型可由Rhino、3dsmax、Blender、SketchUp、FreeCAD、OpenSCAD等软件还原岩体中的裂隙、溶洞、溶沟、溶槽等要素。所述透明地质体缩尺模型其范围应满足桩基受力分析的边界条件。所述模拟高铁动、静荷载加载装置需与模型试验箱分体设计，而非自锚于试验箱。所述模拟高铁动、静荷载加载装置需与反力架与加载于模型，而试验箱则通过螺栓与反力架紧固连接。所述模拟高铁动、静荷载加载装置包括PLC伺服控制加载系统，刚性框架与PLC伺服控制加载系统采用分体设计，可灵活调整其在框架中的位置，以试验不同的加载方式，刚性框架与反力架连接。所述刚性框架的刚度应足够大，不影响岩体破坏方式以及桩基破坏方式。

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