[发明专利]一种基于3D打印技术的溶洞制备方法与装置

权利要求书

1.一种基于3D打印技术的溶洞制备方法，其特征是：包括以下步骤:

(1)根据试验要求，确定试样的大小，以溶洞三维扫描结果为依据，构建三维溶洞数字模型，利用合金进行3D打印，形成溶洞的初步试样；

(2)根据岩块试样与模型的几何相似比、强度相似比以及弹性模量相似比，确定岩块模型的骨料、胶结材料的配比方案，按照配比方案岩块相似材料混合物；

(3)对岩块相似材料的配合比进行称量并拌合均匀，将混合材料分层倒入试样模具内，在倒入过程中，根据溶洞存在的位置将溶洞模型预先埋入到混合材料中，并预留导流孔，模具内部涂抹脱离剂，振捣成型；

(4)将试样连同成型模具在室温下养护，直到岩石相似材料硬化，将成型模具拆除，将制成的含溶洞岩石试样进行恒温恒湿养护后进行烘烤，形成具有中空溶洞的岩石试样；

(5)向中空溶洞内填充不同的充填物，形成不同类型的溶洞试样；

泥状颗粒溶洞的制备方法为待打印溶洞过程完成设定部分后，打印形成的部分具有一个开口，通过此开口向溶洞内倒入充填物，充填完成后，继续打印，直至溶洞打印完成，充填物被密封的溶洞之中；

充水溶洞的制备具体方法为在含溶洞岩体制备完成之后，通过导流孔向溶洞内注水，根据实验需要自行调节注水压力，以获得不同水压的充水溶洞。

2.如权利要求1所述的一种基于3D打印技术的溶洞制备方法，其特征是：所述步骤(1)中，利用低熔点金属合成合金，合金的熔点低于300℃。

3.如权利要求1所述的一种基于3D打印技术的溶洞制备方法，其特征是：所述步骤(3)中，导流孔通过预先埋设好的与溶洞和外界联通的细小的低熔点合金条得到，合金条融化后，合金熔融物流出形成导流孔。

4.如权利要求1所述的一种基于3D打印技术的溶洞制备方法，其特征是：所述步骤(4)中，将试样连同成型模具在室温下养护一段时间直至岩石相似材料硬化，将成型模具拆除，将制成的含溶洞岩石试样放在恒温恒湿养护箱中养护设定时间。

5.如权利要求1所述的一种基于3D打印技术的溶洞制备方法，其特征是：所述步骤(4)中，养护温度为20-25℃，养护相对湿度94％以上。

6.如权利要求1所述的一种基于3D打印技术的溶洞制备方法，其特征是：所述步骤(4)中，将成型的试验试样进行烘烤，充分将低熔点合金制成的溶洞和合金条融化，烘烤时利用试样的导流孔回收溶洞融化后流出的合金材料，得到具有一中空溶洞的岩石试块。

7.一种利用权利要求1-6中任一项所述的方法的制备装置，其特征是：包括烘箱，所述烘箱的底端设置有合金回收部件，所述烘箱的外侧配置有恒温恒湿养护箱和注水加压装置。