CN105758875B - 一种裂隙岩体可视化模拟方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种裂隙岩体可视化模拟方法，包括以下步骤：采集制作若干岩样，利用CT技术对若干所述岩样进行扫描，获取若干反映所述岩样内部节理构造的CT图像信息，对若干所述CT图像信息进行处理，筛选出各地层、各地点的代表性CT图像信息；将所述代表性CT图像信息输入可处理内雕的三维图形编辑软件中，产生与所述代表性CT图像信息相应的内雕数据，形成云点图像；将所述云点图像导入激光内雕机，利用所述激光内雕机对由透明相似材料制成的试件进行打标，得到反映各地层、各地点的具有代表性的裂隙可视的相似材料试件。

Description

一种裂隙岩体可视化模拟方法
技术领域
本发明涉及一种裂隙岩体可视化模拟方法。
背景技术
近年来，我国正处于基础设施大建设时期，交通、水利、矿山等很多工程都涉及到岩体这一方面，自然界中岩体包含着大量的节理，裂隙，而工程施工扰动往往导致岩体内部应力场改变，从而造成裂隙的发育、扩展、贯通，为工程带来不可预估的问题甚至重大的工程破坏。因此，国内外专家学者对裂隙岩体展开了广泛的研究，同时，模拟岩体的材料也是不断的发展，从玻璃、陶瓷到由不同材料混合而成的类岩石材料，近年来新发明的由树脂做成的透明材料，使裂隙岩体的研究更加的直观。
自上世纪70年代来，医用CT技术得到了很大的发展，70年代末，工业CT出现，而工业CT采用γ射线，能量更高，穿透力更强，满足工业无损检测需要因此，自问世以来，工业CT技术得到了快速发展。CT技术可以在被测体外部探知被测体信息，不用深入到被测体内部，为岩土学界相关的研究提供了一种更加合理直观的方法。通过CT技术，不进行外部干扰所获得的数据，更加的客观、全面，具有说服力。
随着光电子技术的快速发展，激光雕刻技术飞速发展，应用范围不断拓宽，新型的激光内雕技术，已不仅能在水晶、石英、钢化玻璃内实现精细雕刻，还适用于树脂雕刻。新型激光内雕技术加工速度快，成本低，精度高，对试件表面不造成任何的污染和损坏，为我们的新型裂隙岩体的模拟提供了一种可靠的方法。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种裂隙岩体可视化模拟方法。
为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种裂隙岩体可视化模拟方法，包括以下步骤：
步骤1：采集制作若干岩样，利用CT技术对若干所述岩样进行扫描，获取若干反映所述岩样内部节理构造的CT图像信息，对若干所述CT图像信息进行处理，筛选出各地层、各地点的代表性CT图像信息；
步骤2：将所述代表性CT图像信息输入可处理内雕的三维图形编辑软件中，产生与所述代表性CT图像信息相应的内雕数据，形成云点图像；
步骤3：将所述云点图像导入激光内雕机，利用所述激光内雕机对由透明相似材料制成的试件进行打标，得到反映各地层、各地点的具有代表性的裂隙可视的相似材料试件。
运用CT技术扫描岩体内部，可以全面，真实获取岩体内部裂隙信息。使用透明材料制作试块试样，可以直接观察裂隙扩展、发育过程。运用激光内雕技术可以三维，立体，精确的制出所获取工程现场岩体内部裂隙，同时对试块试样不会造成污染和损坏。
步骤1中，所述岩样取自工程现场岩块试样。探取典型工程现场岩块试样保证试验依据的可靠性。
进一步的，所述岩样的采集过程为：提取工程地段地质综合柱状图，了解该地段地层结构，选取采样地段进行采样。
所述岩样的采集按照实验目的，设置取样间隔，所述岩样的数量满足相应需求；所述岩样保持原有的结构和状态，并保持其原有的物理、力学性质。
所述岩样保持原有的结构和状态，并保持其原有的物理、力学性质。
步骤1中，对若干所述CT图像信息进行处理的具体内容为：显化所述节理构造，从而获取所述岩样内部裂隙数量、方向、宽度的信息。
进一步的，所述代表性CT图像信息，是通过对不同地层、不同地点的图像信息进行统计后得出。
步骤3中，将所述云点图像导入激光内雕机，并设置相关参数时，打标电流设置在17.5～19.2A。
进一步的，打标点不易过于集中，所述打标点的间距不宜小于0.2mm。
一种裂隙岩体可视化模拟方法，包括以下步骤：
步骤1：利用CT技术对岩样进行扫描，获取反映所述岩样内部节理构造的CT图像信息；
步骤2：将所述CT图像信息输入可处理内雕的三维图形编辑软件中，产生与所述CT图像信息相应的内雕数据，形成云点图像；
步骤3：将所述云点图像导入激光内雕机，利用所述激光内雕机对由透明相似材料制成的试件进行打标，得到与所述岩样的裂隙相同的裂隙可视的相似材料试件。
本发明的有益效果是：
1.同现有预制裂隙方法相比，本发明可以三维，立体，精确的制出所获取工程现场岩体内部裂隙，更加真实还原岩体内部信息。
2.在实验前能够保证试块完整性，不会因预制裂隙对试块造成不必要的污染和损坏。
3.采用透明相似材料实现裂隙岩体可视化，使模拟更加直观。
具体实施方式
下面将对本发明进行详细说明。
一种新型裂隙岩体可视化模拟，包括以下步骤：
(1)提取工程地段地质综合柱状图，了解该地段地层结构，选取采样地段，注意所取岩样须具有代表性。按照实验目的，设置取样间隔，应满足岩样制备的需求，考虑到试样在加工、运输等过程中有所损耗，在岩样数量方面应有所富余，采样时应配置专人做好岩样的编号和记录。在采样过程中应注意保护岩样原有的结构和状态，使其尽可能的不受破坏，以保持其原有的物理、力学性质。
(2)利用CT技术扫描岩土试样，岩土试样中的节理构造在CT图像中呈现为方向不同的明暗条纹，处理CT图像后，可以显化这些节理构造，从而获取岩样内部裂隙数量、方向、宽度等信息。获取CT图像信息后，可对不同地层、不同地点的图像信息做统计，筛选出各地层、地点代表性CT图像信息，为后续工作做准备。
(3)确定几何相似比尺，用有机玻璃板做模具，使用透明相似材料制作试块，以便于观察试件制作过程中有无缺陷产生。制作透明试块过程应在无尘实验室中进行，以免制作过程中对试块造成污染，制作完成后试块应放置在无尘室内养护，待试块达到预定强度后方可拆模使用，拆模时注意对试块的保护，切勿造成对试块的破坏，试块养护好后，可对试块表面不平整处打磨以便符合规格。
(4)待试块成型后，根据(2)步所获取的CT图像信息，使用三维图形编辑软件(如3D-Vision，HL3D等)可处理进行雕刻的图形软件,产生内雕数据,形成点云图像，导出供打标软件使用，将处理后的图像导入，导入时设置相关参数，如“内雕范围”等信息，设置完成后可使用打标软件内雕刻出相同裂隙，在设置参数时，应注意打标电流不宜过大，打标点不宜过于集中等问题，以防出现打裂试块等问题。
(5)模拟完成。
本发明中的CT技术、透明相似材料、激光内雕技术均为现有的东西，在此不在赘述。
CT技术扫描岩体内部，可以获取岩体内部真实裂隙信息。
使用透明相似材料制作试块，可以实现试块及裂隙分布，发育的可视化。
激光内雕技术雕刻裂隙，可以实现真实岩体内部裂隙模拟，同时又不损坏、污染试块其它部位。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现，未予以详细说明的部分，为现有技术，在此不进行赘述。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种裂隙岩体可视化模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：采集制作若干岩样，利用CT技术对若干所述岩样进行扫描，获取若干反映所述岩样内部节理构造的CT图像信息，对若干所述CT图像信息进行处理，筛选出各地层、各地点的代表性CT图像信息；
步骤2：将所述代表性CT图像信息输入可处理内雕的三维图形编辑软件中，产生与所述代表性CT图像信息相应的内雕数据，形成云点图像；
步骤3：将所述云点图像导入激光内雕机，利用所述激光内雕机对由透明相似材料制成的试件进行打标，得到反映各地层、各地点的具有代表性的裂隙可视的相似材料试件。
2.根据权利要求1所述的一种裂隙岩体可视化模拟方法，其特征在于：步骤1中，所述岩样取自工程现场岩块试样。
3.根据权利要求2所述的一种裂隙岩体可视化模拟方法，其特征在于：所述岩样的采集过程为：提取工程现场地段地质综合柱状图，了解该地段地层结构，选取采样地段进行采样。
4.根据权利要求3所述的一种裂隙岩体可视化模拟方法，其特征在于：所述岩样的采集按照实验目的，设置取样间隔，所述岩样的数量满足岩样制备的需求。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种裂隙岩体可视化模拟方法，其特征在于：所述岩样保持原有的结构和状态，并保持其原有的物理、力学性质。
6.根据权利要求1所述的一种裂隙岩体可视化模拟方法，其特征在于：步骤1中，对若干所述CT图像信息进行处理的具体内容为：显化所述节理构造，从而获取所述岩样内部裂隙数量、方向、宽度的信息。
7.根据权利要求1所述的一种裂隙岩体可视化模拟方法，其特征在于：步骤3中，将所述云点图像导入激光内雕机，设置相关参数时，打标电流设置在17.5~19.2A。
8.根据权利要求1或7所述的一种裂隙岩体可视化模拟方法，其特征在于：所述打标点的间距不小于0.2mm。
9.一种裂隙岩体可视化模拟方法，包括以下步骤：
步骤1：利用CT技术对岩样进行扫描，获取反映所述岩样内部节理构造的CT图像信息；
步骤2：将所述CT图像信息输入可处理内雕的三维图形编辑软件中，产生与所述CT图像信息相应的内雕数据，形成云点图像；
步骤3：将所述云点图像导入激光内雕机，利用所述激光内雕机对由透明相似材料制成的试件进行打标，得到与所述岩样的裂隙相同的裂隙可视的相似材料试件。
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