[發(fā)明專利]一種基于3D打印技術的貫通裂隙巖體試樣的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201511018137.0
• 申請日: 2015-12-29
• 公開（公告）號: CN105628470B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發(fā)明（設計）人: 巢志明;王環(huán)玲;徐衛(wèi)亞;賈朝軍;閆龍;向志鵬;楊蘭蘭;趙愷;夏季
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明涉及一種基于3D打印技術的貫通裂隙巖體試樣的制備方法，包括如下步驟：(1)模擬實際裂隙巖體，確定制作試樣的模具的三維數(shù)字模型；(2)通過3D打印得到模具，用于形成試樣裂隙的部分采用水溶性材料打印，在所得模具的該部分表面涂抹熱熔膠，其余部分采用不溶于水的材料打印；(3)模擬實際裂隙巖體的力學性能，配制水泥砂漿制備試樣，配制后倒入模具，水泥砂漿固化成型、形成初具形狀的試樣；(4)烘烤裝載試樣的模具，熱熔膠完全融化并從裂隙處流出；(5)烘烤后放入水中浸泡，模具的水溶性材料部分完全溶解，形成最終形態(tài)的試樣，取出烘干；(6)脫模、養(yǎng)護，得到試樣。本發(fā)明適用于制備不同結(jié)構類型的貫通裂隙巖體試樣。

技術領域

本發(fā)明涉及一種裂隙巖體試樣的制備方法，特別涉及一種基于3D打印技術的貫通裂隙巖體試樣的制備方法，屬于巖石力學領域。

背景技術

隨著我國水利工程、采礦工程、地下石油和天然氣儲備工程的發(fā)展，裂隙巖體成為工程中經(jīng)常遇到的一種復雜介質(zhì)，裂隙對裂隙巖體的力學性質(zhì)有著控制作用，因此裂隙巖體的力學性質(zhì)與完整巖體有著顯著的區(qū)別，國內(nèi)外學者對于完整巖體力學性質(zhì)所作的試驗研究已經(jīng)較為深入，但對于裂隙巖體力學性質(zhì)所做的試驗研究還較少，這是由于裂隙巖體作為一種特殊的結(jié)構，其內(nèi)部裂隙結(jié)構較為復雜，目前還沒有比較完備的方法制作裂隙巖體試樣，普遍存在著對裂隙位置定位不精確、裂隙大小的精度控制不足、不能充分考慮裂隙的空間形狀，制備的裂隙巖體試樣不易脫模、脫模時容易破壞裂隙內(nèi)部結(jié)構、改變裂隙的形狀和大小、在裂隙周邊產(chǎn)生新生裂隙等問題。因此巖石力學試驗領域迫切需要一種比較完備的制備裂隙巖體試樣的方法。如下為目前制作裂隙巖體試樣通常采用的幾種方法。

申請?zhí)枮?01410052815.4的中國發(fā)明專利申請《一種隨機裂隙巖石試樣的制作方法》公開了一種將錫條與水泥砂漿混合攪拌，經(jīng)過低溫處理，錫條變?yōu)榉勰钚纬闪严兜闹苽漕惲严稁r石試樣的方法。該方法采用錫條模擬巖石的裂隙，不能體現(xiàn)實際巖石復雜的裂隙空間形態(tài)和表面粗糙度，且錫條與水泥砂漿的攪拌過程中，錫條容易斷裂、進而影響類巖石試樣中裂隙的大小和分布。

申請?zhí)枮?01410139078.1的中國發(fā)明專利申請《用于斷續(xù)雙裂隙巖石三軸壓縮試驗的類巖石試件模具》公開了一種包括底部、設在底部上的中間框模、壓蓋、固定耳、矩形槽的制作斷續(xù)雙裂隙巖石的類巖石試件模具，但該模具不能制備有復雜裂隙結(jié)構的類巖石材料，且不易脫模。

申請?zhí)枮?01110251080.4的中國發(fā)明專利申請《一種室內(nèi)單裂隙巖石試樣制備裝置》公開了一種充填一定厚度粘結(jié)材料的單裂隙巖石試樣制備裝置，該裝置由底部、上座、上下部巖芯固定套環(huán)、螺紋主軸、調(diào)節(jié)螺帽、固緊螺帽組成，其只能制備含單裂隙的類巖石試樣，不能制備有多裂隙的類巖石試樣。

專利號為ZL201010190001.9為的中國發(fā)明專利《裂縫各向異性滲流介質(zhì)制作方法》公開了一種將天然巖石作為原材料加工成小巖塊，再將小巖塊以預定方式在接觸面局部粘結(jié)形成大尺度巖體，使小巖塊之間的縫隙在大巖體內(nèi)構成三維的裂縫系統(tǒng)，并定量控制大巖體內(nèi)裂縫的分布，從而形成各向異性類巖石材料的方法，通過粘結(jié)劑將小巖塊人工以點或面粘結(jié)成含有裂隙的類巖石材料，與實際巖石的裂隙結(jié)構相差甚遠，不能充分模擬實際裂隙巖體。

申請?zhí)枮?01310641618.1的中國發(fā)明專利申請《斷續(xù)裂隙巖體模擬試件的制作模具及方法》公開了一種包括底板，固定長側(cè)板、活動長側(cè)板、活動短側(cè)板、刻槽底部墊板、刻槽頂部蓋板的模具，并公開了通過插入金屬片形成裂隙的制作含有斷續(xù)裂隙的類巖石材料的方法，該方法通過插入金屬片形成裂隙，不能充分模擬實際巖石中的裂隙結(jié)構，且脫模時需拔出金屬片，會破壞所制備類巖石材料的裂隙結(jié)構。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種基于3D打印技術的貫通裂隙巖體試樣的制備方法，該方法制備的巖體試樣能夠充分模擬實際裂隙巖體并能夠完整脫模。

技術方案：本發(fā)明所述的一種基于3D打印技術的貫通裂隙巖體試樣的制備方法，包括以下步驟：