[發明專利]一種含3D打印裂隙的透明類巖石材料的打磨拋光方法

有效

• 申請號: 201810066729.7
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108274669B
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發明（設計）人: 賈蓬;姬萬民;張瑤;趙愛成;杜功成;李磊;吳振東
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B29C39/10
• 分類號: B29C39/10;B29C39/22;B29C33/38;G01N1/28;G01N1/32;B24B1/00
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明屬于巖石工程領域，涉及一種含裂隙和孔洞透明類巖石材料打磨拋光方法。本發明針對目前透明類巖石材料制作方法中的不足與缺陷，提供了一種透明類巖石材料打磨拋光方法，采用3D打印橢圓形薄片充當巖石中的裂隙，具有精度高的特點。本發明可以有效的保留不飽和樹脂脆性好、拉壓比大的特點，通過采用水晶樹脂A膠和水晶樹脂B膠鍍層后，不飽和樹脂固化件表面光潔透明，可以很好地進行照相和錄像記錄實驗過程。

技術領域

本發明屬于巖石工程領域，涉及一種含裂隙和孔洞透明類巖石材料打磨拋光方法。

背景技術

巖石經歷了漫長地質構造作用，內部存在大量的裂隙和孔洞等缺陷，改變了巖石的力學特性，降低了巖石的極限承載能力，容易發生坍塌和巖爆等工程災害。由于自然界中的巖石處于復雜的地質活動中，所處的受力環境不盡相同,巖石中裂隙的形狀以及賦存方式千差萬別。因此開展含不同形狀片狀裂隙和復雜裂隙網絡等缺陷介質破壞行為的研究，具有重要的學術和工程意義。

在研究工程巖石力學特性和破裂特征規律時，采用實驗室試驗是一種有效的方法，由于工程巖石預制裂隙和觀察裂隙擴展方面的困難。采用人工制備的含裂隙和孔洞的透明類巖石材料代替天然巖石是一種有效的手段。采用脆性好的材料能夠更好地模擬巖石材料的力學特性，而選用透明度良好的材料便于觀測內部裂隙擴展形態和擴展規律。目前國內科研人員大多采用不飽和樹脂材料作為類巖石材料，不飽和樹脂材料固化后具有脆性好、拉壓比較大、成本低等特點，但是其在固化過程中，需要在模具上涂抹凡士林和硅油等脫模劑，有一些試驗還需要多次固化，因此在不飽和樹脂固化后試件與模具接觸的側表面和底面存在一些缺陷和固化劑殘留。由于不飽和樹脂特有的性質，在固化后不飽和樹脂頂面，與空氣接觸面，存在一層油性薄層，類似于毛玻璃表面。因此對于試驗人員采用照相機或者攝像機拍攝試驗結果時，存在很大的問題，對于實驗結果的分析也非常不便利。

因此在保留不飽和樹脂試件的優良的脆性的基礎上，通過對固化后試件進行打磨、拋光、鍍層，得到高透明的試件，對于科研具有重大的意義。

發明內容

本發明針對目前不飽和樹脂固化試件表面質量問題，提供了一種對含3D打印裂隙透明類巖石試件的打磨、拋光、鍍層方法，通過本方法可以改善不飽和樹脂固化后透明類巖石材料表面質量，得到光潔、透明的含裂隙類巖石材料。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種含裂隙透明類巖石材料打磨、拋光、鍍層方法，采用449型樹脂、異辛酸鈷促進劑、過氧化甲乙酮固化劑固化后的試件作為類巖石材料，采用3D打印的橢圓形薄片模擬巖石中的裂隙，采用水晶樹脂A膠和水晶樹脂B膠作為鍍層材料；

步驟1制備含裂隙透明類巖石材料；

(1-1)制備框架模具；

采用有機玻璃板作為隧道模型的框架模具，將5塊玻璃立板組成頂部開口的盒子；根據預制備裂隙的數量和尺寸，通過CAD制圖預先設計出裂隙模型在有機玻璃板框架模具中的定位，并在對應的玻璃板上設計隧道孔道和裂隙模型的定位孔，然后根據CAD制圖設計，通過激光切割在有機玻璃板框架模具上制作出隧道孔道和裂隙模型的定位孔；

(1-2)3D打印橢圓形裂隙；

通過ProE繪制橢圓形裂隙三維視圖，采用3D打印打印繪制的模型，打印材料使用聚乳酸高分子塑料；

(1-3)裂隙模型的定位；

利用牽線法定位作為作為裂隙模型的橢圓形薄片：具體如下：利用步驟(1-1)中有機玻璃板上切割制作的裂隙模型定位孔，采用柔軟的棉線順次穿過每個隧道孔道模型定位孔及定位于有機玻璃板框架模塊內的橢圓形裂隙模型；從而在有機玻璃板的框架模具內定位作為作為裂隙的橢圓形薄片，脫模后形成含裂隙的透明類巖石材料；

(1-4)含裂隙透明類巖石材料的成型；