一种透明裂隙岩体模型制备系统的制作方法

本实用新型涉及裂隙岩体模型制作技术领域，具体是一种透明裂隙岩体模型制备系统。

背景技术：

裂隙岩体是一种经历长期地质改造作用过的，包含众多不同规模和特征的裂隙，并赋存于一定物理环境中的各向异性地质体。由于岩块较为坚硬且渗透性较低，岩体的变形主要发生在裂隙中，且裂隙是地下水运动的主要通道。真实的裂隙表面是粗糙起伏不平的，裂隙表面形貌起伏不平将使裂隙岩体中的渗流运动规律十分复杂，其流态可表现为线性层流、非线性层流和非线性紊流等，裂隙的粗糙程度对其渗流特性具有重要影响，因此，研究裂隙岩体复杂结构下渗流情况具有重要意义。

传统的裂隙岩体模型的制备系统有两种，一种是岩样直接劈裂形成，此种方式形成的模型裂隙粗糙程度离散性大，不能完全还原实际岩体中的裂隙结构；另一种是通过制作模具后浇注成型，再辅以手工或机加工进行修整，此种方法需要解决许多铸型工艺难题，而且模具费用高、制备周期长。更重要的是，对于复杂的裂隙结构，传统方法难以制备。而且对于传统方法制成的模型，由于其不透明性，无法进行渗流过程的直观观察。

随着3D打印的发展，3D打印技术在裂隙岩体模型的制作中也得到了初步应用，目前，常采用的一种方式是：采用CT扫描装置扫描裂隙岩体样品，通过计算机对扫描数据进行处理，获得裂隙岩体样品的三维模型，再利用3D打印机打印，打印时，多采用透明材料打印模型主体，水溶性材料打印裂隙部分，打印完毕后，再将模型放入水槽中浸泡，将水溶性材料溶解，获得裂隙岩体的模型。采用该种方式虽然能够获得高精度透明的裂隙岩体模型，但是，在裂隙岩体模型的制作过程中，3D打印机与浸泡模型的水槽是相互独立的，往往需要在3D打印机上打印完毕后，待模型冷却后，再将模型取下，放入水槽中浸泡，浪费了大量的人力与时间。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种透明裂隙岩体模型制备系统，它能够快速的完成裂隙岩体模型的制备，能够在模型打印完毕后自动进行浸泡，能够减少转运过程，能够节约人力与时间，能够对浸泡槽进行加热，能够加快水溶性材料的溶解速度，能够减少裂隙岩体模型制备所需的时间，能够提高工作效率。

本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种透明裂隙岩体模型制备系统，包括CT扫描装置、控制装置、模型制作装置，所述控制装置包括计算机、显示器，所述模型制作装置包括机架，所述机架上设有双喷头3D打印机、浸泡槽，所述浸泡槽内设有支撑板，所述支撑板与浸泡槽滑动连接，所述支撑板上设有若干个排水孔，所述支撑板的顶部设有与双喷头3D打印机相适应的打印平台，所述支撑板上设有与打印平台相适应的锁紧螺栓，所述打印平台的边缘设有与锁紧螺栓相适应的凹槽，所述支撑板上对称设有丝母，所述浸泡槽内设有与丝母相适应的丝杠，所述丝杠与浸泡槽转动连接，所述丝杠的底部设有同步轮，两个所述同步轮通过同步带连接，其中一个所述丝杠的顶部设有驱动电机，所述浸泡槽的内壁上设有加热装置，所述浸泡槽上设有进水管、排水管，所述进水管、排水管上均设有控制阀门，所述浸泡槽内设有水位传感器，所述CT扫描装置、双喷头3D打印机、驱动电机、加热装置、控制阀门、水位传感器均与计算机信号连接。

所述机架上设有支架，所述支架与机架滑动连接，所述支架上设有电热扇。

所述浸泡槽上设有与支撑板相适应的限位开关。

所述锁紧螺栓为蝶形螺栓。

对比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的CT扫描装置用于扫描裂隙岩体样品，并将扫描结果发送到控制装置，控制装置根据扫描结果提取裂隙，建立三维裂隙网络模型，并向模型制作装置发送指令，完成裂隙岩体模型的制备，双喷头3D打印机能够打印透明材料和水溶性材料，驱动电机能够带动支撑板上下移动，打印平台随支撑板移动，锁紧螺栓能够将打印平台牢固的固定在支撑板上，双喷头3D打印机将模型打印在打印平台上，打印完毕后，驱动电机启动，带动打印平台下移，将模型移动到浸泡槽内，进水管上的控制阀门打开，向浸泡槽内注水，水位传感器用于检测水位，防止浸泡槽内的水溢出，加热装置对浸泡槽内的水加热，能够加快水溶性材料的溶解，待水溶性材料溶解完毕后，驱动电机启动，将打印平台升起，可将裂隙岩体模型取下，能够在模型打印完毕后自动进行浸泡，能够减少转运过程，能够节约人力与时间，能够减少裂隙岩体模型制备所需的时间，能够提高工作效率。

2、本实用新型的机架上设有支架，所述支架与机架滑动连接，所述支架上设有电热扇，能够将浸泡后的裂隙岩体模型快速的烘干，能够进一步提高裂隙岩体模型的制备效率。

3、本实用新型的浸泡槽上设有与支撑板相适应的限位开关，能够对支撑板的移动范围进行限定，能够避免支撑板上下移动时发生碰撞。

4、本实用新型的锁紧螺栓为蝶形螺栓，能够便于手动调节，能够便于打印平台的手动拆装。

附图说明

附图1是本实用新型的系统结构图；

附图2是模型制作装置的结构示意图；

附图3是浸泡槽的结构示意图；

附图4是支撑板的结构示意图。

附图中标号：1、机架；2、双喷头3D打印机；3、浸泡槽；4、支撑板；5、排水孔；6、打印平台；7、锁紧螺栓；8、丝母；9、丝杠；10、同步轮；11、驱动电机；12、加热装置；13、进水管；14、排水管；15、水位传感器；16、支架；17、电热扇；18、限位开关。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

本实用新型所述是一种透明裂隙岩体模型制备系统，包括CT扫描装置、控制装置、模型制作装置，CT扫描装置用于扫描裂隙岩体样品，并将扫描结果发送到控制装置，控制装置根据扫描结果提取裂隙，建立三维裂隙网络模型，并向模型制作装置发送指令，完成裂隙岩体模型的制备。所述控制装置包括计算机、显示器。所述模型制作装置包括机架1，所述机架1上设有双喷头3D打印机2、浸泡槽3，双喷头3D打印机2用于裂隙岩体模型的打印，双喷头3D打印机能够打印透明材料和水溶性材料。浸泡槽3用于裂隙岩体模型的浸泡。所述浸泡槽3内设有支撑板4，所述支撑板4与浸泡槽3滑动连接，支撑板4能够在浸泡槽3内上下移动。所述支撑板4上设有若干个排水孔5，浸泡槽3内的水能够经排水孔5流动，能够便于支撑板4的上下移动。所述支撑板4的顶部设有与双喷头3D打印机2相适应的打印平台6，双喷头3D打印机2将裂隙岩体模型打印在打印平台6上，打印平台6能够水支撑板4上下移动。所述支撑板4上设有与打印平台6相适应的锁紧螺栓7，所述打印平台6的边缘设有与锁紧螺栓7相适应的凹槽，锁紧螺栓7能够将打印平台6牢固的固定在支撑板4上。所述支撑板4上对称设有丝母8，所述浸泡槽3内设有与丝母8相适应的丝杠9，所述丝杠9与浸泡槽3转动连接，所述丝杠9的底部设有同步轮10，两个所述同步轮10通过同步带连接，其中一个所述丝杠9的顶部设有驱动电机11，驱动电机11启动，能够带动支撑板4上下移动，利用同步轮10与同步带传动，采用一个驱动电机11，即可保证支撑板4平稳的上下移动。所述浸泡槽3的内壁上设有加热装置12，所述浸泡槽3上设有进水管13、排水管14，所述进水管13、排水管14上均设有控制阀门，所述浸泡槽3内设有水位传感器15，所述CT扫描装置、双喷头3D打印机2、驱动电机11、加热装置12、控制阀门、水位传感器15均与计算机信号连接，计算机控制双喷头3D打印机2将模型打印在打印平台6上，打印完毕后，驱动电机11启动，带动打印平台6下移，将模型移动到浸泡槽3内，进水管13上的控制阀门打开，向浸泡槽3内注水，水位传感器15用于检测水位，防止浸泡槽3内的水溢出，加热装置12对浸泡槽3内的水加热，能够加快水溶性材料的溶解，待水溶性材料溶解完毕后，驱动电机11启动，将打印平台6升起，可将裂隙岩体模型取下，能够在模型打印完毕后自动进行浸泡，能够减少转运过程，能够节约人力与时间，能够减少裂隙岩体模型制备所需的时间，能够提高工作效率。

为了进一步提高裂隙岩体模型的制备效率，所述机架1上设有支架16，所述支架16与机架1滑动连接，所述支架16上设有电热扇17，电热扇17能够将浸泡后的裂隙岩体模型快速的烘干，能够进一步提高裂隙岩体模型的制备效率。

为了避免支撑板上下移动时发生碰撞，所述浸泡槽3上设有与支撑板4相适应的限位开关18，能够对支撑板4的移动范围进行限定，能够避免支撑板上下移动时发生碰撞。

为了便于打印平台的手动拆装，所述锁紧螺栓7为蝶形螺栓，能够便于手动调节，能够便于打印平台的手动拆装。

实施例：本实用新型所述是一种透明裂隙岩体模型制备系统，包括CT扫描装置、控制装置、模型制作装置，CT扫描装置采用高分辨率微焦点CT扫描设备，用于扫描裂隙岩体样品，并将扫描结果发送到控制装置，控制装置根据扫描结果提取裂隙，建立三维裂隙网络模型，并向模型制作装置发送指令，完成裂隙岩体模型的制备。所述控制装置包括计算机、显示器。所述模型制作装置包括机架1，所述机架1上安装有双喷头3D打印机2、浸泡槽3，浸泡槽3位于双喷头3D打印机2的打印喷头的下方，双喷头3D打印机2用于裂隙岩体模型的打印，双喷头3D打印机能够打印透明材料和水溶性材料，透明材料选用透明的somos11122光敏树脂材料，水溶性材料选用Infinity TM水溶性3D打印材料，浸泡槽3用于裂隙岩体模型的浸泡。所述机架1上设有支架16，所述支架16的底部设有T型块，所述机架1上设有与T型块相适应的环形T型槽，所述支架16与机架1滑动连接，所述支架16上设有电热扇17，电热扇17能够将浸泡后的裂隙岩体模型快速的烘干，能够进一步提高裂隙岩体模型的制备效率。所述浸泡槽3内设有支撑板4，所述支撑板4上对称设有滑块，所述浸泡槽3的内壁上设有与滑块相适应的滑槽，所述支撑板4与浸泡槽3滑动连接，支撑板4能够在浸泡槽3内上下移动。所述支撑板4上设有若干个排水孔5，浸泡槽3内的水能够经排水孔5流动，能够便于支撑板4的上下移动。所述支撑板4的顶部设有与双喷头3D打印机2相适应的打印平台6，双喷头3D打印机2将裂隙岩体模型打印在打印平台6上，打印平台6能够水支撑板4上下移动。所述支撑板4上设有与打印平台6相适应的锁紧螺栓7，所述打印平台6的边缘设有与锁紧螺栓7相适应的凹槽，锁紧螺栓7能够将打印平台6牢固的固定在支撑板4上。所述锁紧螺栓7为蝶形螺栓，能够便于手动调节，能够便于打印平台的手动拆装。所述支撑板4上对称设有丝母8，所述浸泡槽3内设有与丝母8相适应的丝杠9，所述丝杠9与浸泡槽3转动连接，所述丝杠9的底部设有同步轮10，两个所述同步轮10通过同步带连接，其中一个所述丝杠9的顶部设有驱动电机11，驱动电机11与一个丝杠9通过锥齿轮传动连接，驱动电机11启动，能够带动支撑板4上下移动，利用同步轮10与同步带传动，采用一个驱动电机11，即可保证支撑板4平稳的上下移动。所述浸泡槽3的内壁上设有与支撑板4相适应的限位开关18，所述限位开关18的数量为两个，分别安装与支撑板4上下移动的两个极限位置，能够对支撑板4的移动范围进行限定，能够避免支撑板上下移动时发生碰撞。所述浸泡槽3的内壁上安装有加热装置12，所述浸泡槽3的上部设有进水管13，浸泡槽3的底部设有排水管14，所述进水管13、排水管14上均设有控制阀门，所述浸泡槽3内设有水位传感器15，所述CT扫描装置、双喷头3D打印机2、驱动电机11、加热装置12、控制阀门、水位传感器15均与计算机信号连接，计算机控制双喷头3D打印机2将模型打印在打印平台6上，打印完毕后，驱动电机11启动，带动打印平台6下移，将模型移动到浸泡槽3内，进水管13上的控制阀门打开，向浸泡槽3内注水，水位传感器15用于检测水位，防止浸泡槽3内的水溢出，加热装置12对浸泡槽3内的水加热，能够加快水溶性材料的溶解，待水溶性材料溶解完毕后，驱动电机11启动，将打印平台6升起，可将裂隙岩体模型取下，能够在模型打印完毕后自动进行浸泡，能够减少转运过程，能够节约人力与时间，能够减少裂隙岩体模型制备所需的时间，能够提高工作效率。