一种含天然三维裂隙类岩石试样的制作方法技术

技术编号:20042611 阅读:28 留言:0更新日期:2019-01-09 03:20
一种含天然三维裂隙类岩石试样的制作方法,首先制作天然三维裂隙模板,之后对天然三维裂隙模板进行形态扫描,最后浇筑含裂隙模型试样。本发明专利技术提出了一种天然三维裂隙模板的制作方法,而且模型试样的尺寸可以在厘米级到米级范围内变化,思路简洁,逻辑清晰,步骤明了,操作简单,为天然裂隙的复制以及含天然三维裂隙类岩石试样的制作提供了一个新的思路。

A Method for Making Rock Samples Containing Natural Three-Dimensional Fractures

A method for making rock samples containing natural three-dimensional cracks is presented. First, the natural three-dimensional crack template is made, then the natural three-dimensional crack template is scanned by morphology, and finally, the model specimen containing cracks is poured. The invention provides a method for making a natural three-dimensional crack template, and the size of the model sample can vary from centimeter level to meter level. The idea is simple, the logic is clear, the steps are clear and the operation is simple. It provides a new idea for the replication of natural cracks and the manufacture of rock samples containing natural three-dimensional cracks.

【技术实现步骤摘要】
一种含天然三维裂隙类岩石试样的制作方法
本专利技术涉及一种岩石试样制作方法,尤其是一种含天然三维裂隙类岩石试样的制作方法,适用于岩石力学与工程

技术介绍
裂隙岩体是水利、采矿、交通、能源、国防等行业中最常见、最重要的介质之一。由于成岩作用及地质构造运动,工程实际中面对的岩体中都存在各种形式的裂隙。为了对天然三维裂隙的力学和水理性质进行研究,制作含有天然三维裂隙的类岩石模型试样成为了重要环节。目前,公知的对于含三维裂隙岩体模型的制作方法主要有两大类。第一大类是通过在浇注模型的模具中设置各种形式的插片,但这类方法获得的裂隙一般为平面,与天然岩体所表现出的具有不同粗糙程度的特征具有巨大的差异。第二大类是利用CT扫描和3D打印技术,通过这一类方法可以得到含单一粗糙面的裂隙岩体,但是天然岩体中的裂隙是由多个不同特征的粗糙裂隙面构成的三维裂隙面网络,同时需要利用CT扫描和3D打印的设备,成本过于昂贵,而且利用该类方法得到的试样尺寸一般较小。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述不足,本专利技术提供一种含天然三维裂隙类岩石试样的制作方法,通过该方法能够获得含天然、三维裂隙的类岩石试样,步骤简单,成本低。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是:首先制作天然三维裂隙模板,之后对天然三维裂隙模板进行形态扫描,最后浇筑含裂隙模型试样。相比现有技术,本专利技术的一种含天然三维裂隙类岩石试样的制作方法,率先提出了一种能够以较简单的方法制作含天然三维裂隙的类岩石模型试样,步骤简单,成本低,试验模拟效果好,模型试样的尺寸可以在厘米级到米级范围内变化,为裂隙岩体模型制作提供了一个新的思路。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1为本专利技术实施例的制作流程图。图2为本专利技术实施例中立方体试块的结构示意图。图3为本专利技术实施例中天然裂隙内快速注入了熔融聚乙烯材料后的立方体试块的结构示意图。图4为本专利技术实施例中天然三维裂隙模板的结构示意图。图中,1、立方体试块,2、天然裂隙,3、聚乙烯材料,4、金属板,5、天然三维裂隙模板。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术的保护范围。图1至图4示出了本专利技术一个较佳的实施例的结构示意图,图1中的一种含天然三维裂隙类岩石试样的制作方法,具体操作步骤如下:一、首先制作天然三维裂隙模板5:先从工程现场收集含天然裂隙2的岩石块体并打磨成立方体试块1(如图2所示),立方体试块1的尺寸可以从厘米级到米级不等,可以根据需要而确定;利用五块与立方体试块1表面相同大小的金属板4封堵立方体试块1的四个侧面和下底面,五块金属板4之间通过卡槽紧固,以防止熔融后的聚乙烯材料3漏出;然后,将聚乙烯塑料加热至熔融状态形成聚乙烯材料3,并从没有金属板4封堵的顶面向立方体试块1中的天然裂隙2内快速注入熔融后的聚乙烯材料3(如图3所示);随着熔融后的聚乙烯材料3的温度降低,聚乙烯材料3逐渐凝固,当聚乙烯材料3完全凝固后,撤除立方体试块1上的金属板4;最后对充填聚乙烯材料3后的立方体试块1进行破碎并将岩石碎块剥离,即得到由充填聚乙烯材料3构成的天然三维裂隙模板5(如图4所示)。二、之后对天然三维裂隙模板5进行形态扫描:利用手持式三维激光扫描仪对天然三维裂隙模板5表面形态进行扫描,并利用扫描获得的信息对天然三维裂隙模板5进行数字化,最终得到天然裂隙2的三维模型,进一步可以得到裂隙表面粗糙度、裂隙分形维数等信息。三、最后浇筑含裂隙模型试样:在常温下利用天然三维裂隙模板5和类岩石材料进行模型试样的浇筑,形成含裂隙模型试样,类岩石材料硬化后将含裂隙模型试样转移到高温环境中加热,直至天然三维裂隙模板5融化为液态流出,即得到含天然三维裂隙类岩石试样。以上所述,仅是本专利技术的较佳实施例,并非对本专利技术做任何形式上的限制,凡是依据本专利技术的技术实质,对以上实施例所做出任何简单修改和同等变化,均落入本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含天然三维裂隙类岩石试样的制作方法,其特征是:首先制作天然三维裂隙模板(5),之后对天然三维裂隙模板(5)进行形态扫描,最后浇筑含裂隙模型试样。

【技术特征摘要】
1.一种含天然三维裂隙类岩石试样的制作方法,其特征是:首先制作天然三维裂隙模板(5),之后对天然三维裂隙模板(5)进行形态扫描,最后浇筑含裂隙模型试样。2.根据权利要求1所述的一种含天然三维裂隙类岩石试样的制作方法,其特征是,所述制作天然三维裂隙模板(5)的步骤如下:首先,从工程现场收集含裂隙岩石块体并打磨成立方体试块(1);利用五块与立方体试块(1)表面相同大小的金属板(4)封堵立方体试块(1)的四个侧面和下底面;然后,将聚乙烯塑料加热至熔融状态成为聚乙烯材料(3),并从没有金属板(4)封堵的顶面向立方体试块(1)中的天然裂隙(2)内快速注入聚乙烯材料(3);随着温度的降低,聚乙烯材料(3)逐渐凝固;当聚乙烯材料(3)完全凝固后,撤除立方体试块(1)上的金属板(4);最后,对充聚乙烯材料(3)后的立方体试块(1)进行破碎,...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘日成靖洪文蔚立元何明
申请(专利权)人:中国矿业大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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