[發(fā)明專利]一種巖石交叉裂隙仿真模型的制作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010330611.8
• 申請日: 2020-04-24
• 公開（公告）號: CN111504873A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊志兵;周澤雄;薛松;陳益峰
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G09B23/40
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 石超群

本發(fā)明涉及一種透明仿真裂隙模具的制作方法，具體涉及一種巖石交叉裂隙仿真模型的制作方法，包括以下步驟：(1)獲取粗糙巖石裂隙結(jié)構(gòu)面；(2)對石材的粗糙結(jié)構(gòu)面進行復(fù)刻，得到樣板模；在樣板模中澆筑透明樹脂，待透明樹脂完全固化后取出即形成帶有粗糙節(jié)理面的透明仿真模型薄板；(3)構(gòu)建組裝裂隙交叉結(jié)構(gòu)；得到仿真模具，垂直裂隙和水平裂隙相互交叉即形成交叉裂隙；(4)采用兩個第一支撐臂和兩個第二支撐臂分別夾緊即實現(xiàn)了仿真模具的整體固定。本發(fā)明的制作方法，實現(xiàn)了裂隙粗糙度可控、制作簡單，成本低廉；在裂隙特征上高精度的復(fù)制了巖石裂隙結(jié)構(gòu)面，在模型組裝上實現(xiàn)了裂隙開度可調(diào)、可精確拆卸組裝功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種透明仿真裂隙模具的制作方法，具體涉及一種巖石交叉裂隙仿真模型的制作方法。

背景技術(shù)

在長期的地質(zhì)構(gòu)造及人類工程活動作用下，地下巖體形成了大量的裂隙。裂隙與裂隙相互交叉使得地下裂隙構(gòu)成了復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。裂隙交叉結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)的存在為地下流體快速流動提供了通道。而在許多地下工程中，滲流破壞往往是造成諸多領(lǐng)域工程失事的關(guān)鍵因素，如地下油庫泄露、污染物隨雨水遷移等，因此地下裂隙滲流規(guī)律一直是巖土工程領(lǐng)域所關(guān)心的核心科學(xué)問題。

目前人們對于裂隙滲流的研究和認識多來源于現(xiàn)場壓水試驗或是實驗室內(nèi)巖石裂隙透水試驗，其測試指標多為一些宏觀上的參數(shù)，如滲透系數(shù)等。在細觀研究方面，由于巖石材料為不透明材料，研究人員無法直接觀測到流體的流動行為，導(dǎo)致目前對于裂隙滲流的機理仍然缺乏了解。針對這個問題，陳益峰等人提出了“一種透明巖石節(jié)理復(fù)制品制備方法”(專利號201710114653.6)。此模型制作方法提出使得裂隙滲流的直接觀測成為了可能。然而這種簡單的模型目前還不適用于研究裂隙網(wǎng)絡(luò)這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)中的流動規(guī)律。

作為裂隙網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)，裂隙交叉對裂隙網(wǎng)絡(luò)中流體流動起控制作用。構(gòu)建這種交叉結(jié)構(gòu)對于開展裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流的研究和指導(dǎo)實際工程具有重要的意義。因此，不論是科研需求還是應(yīng)用需求，都需要研發(fā)一種新的仿真裂隙模型，以推動地下裂隙滲流的研究及應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種巖石交叉裂隙仿真模型的制作方法，實現(xiàn)了裂隙粗糙度可控、制作簡單，成本低廉；在裂隙特征上高精度的復(fù)制了巖石裂隙結(jié)構(gòu)面。在模型組裝上實現(xiàn)了裂隙開度可調(diào)、可精確拆卸組裝功能，整體上實現(xiàn)了三維粗糙交叉裂隙模型的可視化觀測。該模型特別適用于開展裂隙交叉及裂隙網(wǎng)絡(luò)尺度上的滲流機理及規(guī)律的研究。

本發(fā)明實現(xiàn)目的所采用的方案是：一種巖石交叉裂隙仿真模型的制作方法，包括以下步驟：

(1)獲取粗糙巖石裂隙結(jié)構(gòu)面

選取表面具有粗糙結(jié)構(gòu)面的石材；

(2)復(fù)制巖石裂隙結(jié)構(gòu)面

對石材的粗糙結(jié)構(gòu)面進行復(fù)刻，得到樣板模；在樣板模中澆筑透明樹脂，待透明樹脂完全固化后取出即形成帶有粗糙節(jié)理面的透明仿真模型薄板；

(3)構(gòu)建組裝裂隙交叉結(jié)構(gòu)

將帶有粗糙節(jié)理面的透明仿真模型薄板按照節(jié)理面朝內(nèi)堆疊放置，形成了水平裂隙，將另一塊帶有粗糙節(jié)理面的透明仿真模型薄板按照節(jié)理面與水平裂隙相對且垂直的方向靠在堆疊放置的透明仿真模型薄板的側(cè)部即形成了垂直裂隙，得到仿真模具，垂直裂隙和水平裂隙相互交叉即形成交叉裂隙；

(4)巖石交叉裂隙仿真模型的固定

在水平裂隙的兩側(cè)分別固定有第一支撐臂，在垂直裂隙的兩側(cè)分別固定有第二支撐臂，采用兩個第一支撐臂和兩個第二支撐臂分別夾緊即實現(xiàn)了仿真模具的整體固定，第一支撐臂和其固定的透明仿真模型薄板圍設(shè)成水平裂隙空間，第二支撐臂和其固定的透明仿真模型薄板圍設(shè)成垂直裂隙空間。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中，石材的粗糙結(jié)構(gòu)面可為自然形成也可是采用表面具有紋理的敲擊錘敲擊形成。