CN109648693A - 一种基于3d打印技术的充填型裂隙网络岩石试件制备方法 - Google Patents
一种基于3d打印技术的充填型裂隙网络岩石试件制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109648693A CN109648693A CN201811560021.3A CN201811560021A CN109648693A CN 109648693 A CN109648693 A CN 109648693A CN 201811560021 A CN201811560021 A CN 201811560021A CN 109648693 A CN109648693 A CN 109648693A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fracture networks
- dimensional random
- model
- rock sample
- packed type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000005464 sample preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000003973 paint Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000005871 repellent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 19
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 15
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 14
- 239000002195 soluble material Substances 0.000 claims description 9
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 7
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000008676 import Effects 0.000 claims description 5
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 3
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims description 3
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010445 mica Substances 0.000 claims description 3
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 3
- 238000010422 painting Methods 0.000 claims description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- -1 which uses Substances 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 208000037656 Respiratory Sounds Diseases 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000003469 silicate cement Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B7/00—Moulds; Cores; Mandrels
- B28B7/34—Moulds, cores, or mandrels of special material, e.g. destructible materials
- B28B7/346—Manufacture of moulds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
- B28B11/24—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles for curing, setting or hardening
- B28B11/245—Curing concrete articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B7/00—Moulds; Cores; Mandrels
- B28B7/34—Moulds, cores, or mandrels of special material, e.g. destructible materials
- B28B7/342—Moulds, cores, or mandrels of special material, e.g. destructible materials which are at least partially destroyed, e.g. broken, molten, before demoulding; Moulding surfaces or spaces shaped by, or in, the ground, or sand or soil, whether bound or not; Cores consisting at least mainly of sand or soil, whether bound or not
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/36—Embedding or analogous mounting of samples
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明涉及一种基于3D打印技术的充填型裂隙网络岩石试件制备方法，属于土木、水利及采矿等地下工程试验相关技术领域。本发明首先构建三维随机裂隙网络模型；将得到的模型转换成SLT文件；并导入到3D打印机；通过3D打印机打印三维随机裂隙网络模型；在模型外表面涂抹防水涂料；把三维随机裂隙网络模型放置于并钢模具中，再把水泥砂浆倒入放置有三维随机裂隙网络模型的钢模具中，并振捣均匀；把水泥砂浆试件连同钢模具一同放入标准养护箱；再降解三维随机裂隙网络模型；将降解后的试件再次放置于标准养护箱中养护，再向养护好的试件的三维随机裂隙中充填所需的材料，最终得到充填型裂隙网络岩石试件。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于3D打印技术的充填型裂隙网络岩石试件制备方法，属于土木、水利及采矿等地下工程试验相关技术领域。
背景技术
在土木、水利及采矿等地下工程中常涉及不同尺度和特性的软弱结构面，控制着岩体的力学行为，给地下工程施工带来了很大的安全稳定性问题。目前，已有学者对单裂隙岩石进行了深入的研究，揭示了单裂隙岩石的力学特性与破坏特征。但是，复杂岩体内部含有大量纵横交错、形状不一的节理裂隙，结构面空间分布往往呈现随机分布的网状特征，在工程扰动的作用下，节理裂隙间相互扩展、贯通导致工程岩体发生破坏。并且，真实岩石中赋存的结构面常含有不同力学特性的软弱充填物，控制着岩石的力学行为。因此，研究充填型裂隙网络岩石的力学特性对地下工程安全、稳定具有重要的工程意义。
室内试验可以真实地模拟岩石破裂过程，是研究裂隙岩石的重要手段。但是自然界中的岩石是一种各向异性的非均质材料，由岩石制备的试件物理力学参数离散程度大，这极大的制约了裂隙岩石的研究。相似材料模型在岩石力学工程中得到了广泛的运用，其根据相似原理做成的相似模型可以很好地模拟真实岩石的力学行为。但是传统试件的制作方法局限于简单模型，对于复杂结构模型的建模手段少之甚少，仍处于初步探索阶段。
近些年来，3D打印技术的迅速兴起，利用AutoCAD等建模手段，通过连续的物理层叠加，逐层增加材料，实现实体模型的构建。综合数字建模、材料、数控、测量等多方面的前沿技术，具有制作精度高、周期短、材料多样性、个性化程度高、成本低等优势。3D打印技术方便准确的制作出复杂结构的三维实体，引起了国内外学者的广泛关注，已有学者利用3D打印技术制备裂隙岩石，研究扰动作用下岩石试件裂纹起裂、扩展及贯通等力学行为。这些研究表明，3D打印技术可以实现复杂结构实体模型的制备，在裂隙岩体力学室内试验中有很大的潜力和优势。
在基于3D打印技术的裂隙岩石制备中，常采用光敏树脂材料制备模型试件的裂隙，再以水泥砂浆浇筑成型。这类光敏树脂材料是一种具备精确和耐久特性的类ABS立体光造型树脂，制造成型的裂隙耐久性长达6个月以上。但是这种材料难以模拟不同力学特性的裂隙充填物，不利于充填型裂隙网络岩石试件力学特性的研究。
在研究复杂工程岩体的力学特性和破坏特征时，因为难以找到一批完全具有相同结构和性质的岩体，所以学者们通常采用相似模型材料替代真实岩体的方法，取得了很多的研究成果。但是，对于更为结构更为复杂岩体，利用传统的人工制样方法却难以制备出含复杂结构特征和内部缺陷的岩体模型，例如含地质结构面试件的制作和洞室开挖模型等，这些岩体含有的缺陷对岩体的破坏起着重要的作用，因此如何可重复性地制备复杂结构岩体的相似模型，是物理模型试验的关键之一，也是研究复杂工程岩体的基础。
发明内容
本发明提供了一种基于3D打印技术的充填型裂隙网络岩石试件制备方法，本发明可以快速、可重复性地制作结构和性质相同的裂隙网络模型试件，可以为复杂结构岩体力学行为的室内试验研究提供有效的试件的制备方法和途径。
本发明的技术方案是：一种基于3D打印技术的充填型裂隙网络岩石试件制备方法，首先构建三维随机裂隙网络模型；将得到的模型转换成SLT文件；并导入到3D打印机；通过3D打印机打印三维随机裂隙网络模型；在模型外表面涂抹防水涂料；把三维随机裂隙网络模型放置于并钢模具中，再把水泥砂浆倒入放置有三维随机裂隙网络模型的钢模具中，并振捣均匀；把水泥砂浆试件连同钢模具一同放入标准养护箱；再降解三维随机裂隙网络模型；将降解后的试件再次放置于标准养护箱中养护，再向养护好的试件的三维随机裂隙中充填所需的材料，最终得到充填型裂隙网络岩石试件。
进一步地，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一：运用matlab软件编写三维随机裂隙网络模型代码，构建相应的三维随机裂隙网络模型；
步骤二：将步骤一中得到的模型文件导入AutoCAD软件转换成相应的SLT文件；
步骤三：将SLT文件导入3D打印机，并设置3D打印机相关参数；
步骤四：通过3D打印机采用水溶性材料打印三维随机裂隙网络模型；
步骤五：在三维随机裂隙网络模型外表面涂抹防水涂料；防水涂料采用是氰凝防水涂料或聚氨酯防水涂料；
步骤六：根据真实岩石力学参数制备水泥砂浆，把三维随机裂隙网络模型放置于并钢模具中，再把水泥砂浆倒入放置有三维随机裂隙网络模型的钢模具中，并振捣均匀；
步骤七：将步骤六中得到的水泥砂浆试件连同钢模具一同放入标准养护箱，温度设置为20±1 ℃，养护24 h；
步骤八：将养护好的试件取出，置于充满水的水池中，用于降解可溶性的三维随机裂隙网络模型；
步骤九：将降解后的试件再次放置于标准养护箱中，养护28 d；
步骤十：取出养护好的试件，向三维随机裂隙中充填所需的材料，最终得到充填型裂隙网络岩石试件。
进一步地，所述步骤一、步骤二可以替换为：先构建二维随机裂隙网络模型，再将二维随机裂隙网络模型导入AutoCAD中，通过Region以及Extrude指令将二维模型拉伸指定宽度后得到三维随机裂隙网络模型。
进一步地，所述步骤三中，所述打印机相关参数包括打印速度、打印层度、打印充填度、打印喷头温度以及打印材料及喷头与平台距离z-offset指标参数。
进一步地，所述步骤四中，在打印前需进行如下操作：(1) 清理探针和喷头；(2)平台校准调平；上述方案涉及的水溶性材料采用PVA材料。
进一步地，所述步骤五中，所述防水涂料的涂抹次数为2~3次，涂抹厚度为0.4~0.5mm。
进一步地，所述步骤八中，三维随机裂隙网络模型遇水降解后得到无充填裂隙网络试件。
进一步地，所述步骤九中，养护条件同于步骤七，都置于标准养护箱中，温度设置为20±1 ℃。
进一步地，所述步骤十中，裂隙充填物采用云母粉、石膏或黏土。
进一步地，所述步骤一中，模型代码是基于收集到足够的裂隙形态及分布特征数据的基础上的编写的。
本发明的有益效果是：
1、本发明具有“任意材质、任意部分、任意数量、任意位置和任意领域”应用的优势，通过采用3D打印技术将复杂结构进行实体重构，可重复性地制备一批结构和性质大体一致的相似模型，可以为复杂结构岩体力学行为的室内试验研究提供有效的试件的制备方法和途径；
2、本发明利用3D打印技术，可以实现复杂结构工程岩体相似材料的制备，可以快速、可重复性地制作结构和性质相同的裂隙网络模型试件，可以向裂隙网络中充填任意地材料，用以模拟不同物理力学性质的软弱夹层，为含不同尺度、特性的地质结构面的工程岩体力学特性分析与对比提供可靠模型。
附图说明
图1是本发明实例制备充填型裂隙网络岩石试件的流程示意图；
图2是本发明实例中三维随机裂隙网络模型示意图；
图3是本发明实例中降解水池示意图。
具体实施方式
实施例1：如图1-3所示，一种基于3D打印技术的充填型裂隙网络岩石试件制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一：收集足够的裂隙形态及分布特征数据，利用matlab软件编写相应的模型代码，构建三维随机裂隙网络模型，设置模型尺寸的长×宽×高=10×10×20 cm，构建好的模型如图2所示；
步骤二：将步骤一中得到的模型文件导入AutoCAD软件转换成相应的SLT文件；
步骤三：将SLT文件导入3D打印机，并设置3D打印机打印速度、打印层度、打印充填度、打印喷头温度以及打印材料及喷头与平台距离z-offset指标等参数；打印速度为，打印层度为0.2 mm，打印充填度为0，打印喷头温度为200℃，z-offset的值设为1.7 mm，打印材料为PVA材料。打印前还需进行如下操作：(1) 清理探针和喷头；(2) 平台校准调平；
步骤四：通过3D打印机采用水溶性材料打印三维随机裂隙网络模型；本方案采用的水溶性材料为PVA材料，钢模具的尺寸为长×宽×高=11×11×22 cm；
步骤五：在三维随机裂隙网络模型外表面涂抹防水涂料；防水涂料采用是氰凝防水涂料或聚氨酯防水涂料；涂抹次数为2次，涂抹厚度为0.5 mm；
步骤六：根据砂岩的力学特性参数，最终确定水泥砂浆的配比为水：细沙：白色硅酸盐水泥(C42.5)=1：2：2(体积比)。把三维随机裂隙网络模型放置于并钢模具中，将搅拌均匀的水泥砂浆倒入放置有三维随机裂隙网络模型的钢模具中，振捣均匀后刮平水泥砂浆表面，使三维随机裂隙网络模型表面露出水泥砂浆；
步骤七：将步骤六中得到的水泥砂浆试件连同钢模具一同放入标准养护箱，温度设置为20 ℃，养护24 h；
步骤八：将养护好的试件取出，置于室温环境下，再放入充满水的水池中，用于降解可溶性的三维随机裂隙网络模型；得到无充填裂隙网络试件；如图3所示是用于降解可溶性的三维随机裂隙网络模型的水池；
步骤九：将降解后的试件再次放置于标准养护箱中，温度设置为20℃，养护28 d；
步骤十：取出养护好的试件，将准备好的裂隙充填物充填进裂隙网络，最终得到充填型裂隙网络岩石试件。本方案裂隙充填物为云母粉，裂隙充填物还可以是其他配合比的水泥砂浆、石膏或黏土等。
根据上述实例中的基于3D打印技术的充填型裂隙网络岩石试件的制备方法中，通过matlab软件构建三维随机裂隙网络模型，并以此表现岩石试件中裂隙的形态和分布特征。同时，采用水溶性材料打印三维随机裂隙网络模型，涂抹防水涂料后，避免了水泥砂浆降解水溶性材料的现象。将养护24 h后的试件置于水池中降解可溶性材料打印的三维随机裂隙网络模型，可以得到无充填的裂隙网络试件，便于向裂隙充填不同力学特性的材料，有利于充填型裂隙网络岩石试件力学特性的研究。
实施例2：如图1-3所示，一种基于3D打印技术的充填型裂隙网络岩石试件制备方法，本实施例与实施例1相同，不同之处在于：
进一步地，所述步骤一、步骤二可以替换为：收集足够的裂隙形态及分布特征数据，利用matlab软件编写相应的模型代码，先构建二维随机裂隙网络模型，再将二维随机裂隙网络模型导入AutoCAD中，采用Region指令生成裂隙面域，再采用Extrude指令拉伸面域，得到相应的三维裂隙网络模型，之后再输出为SLT文件。
进一步地，所述步骤五中，所述防水涂料的涂抹次数为3次，涂抹厚度为0.4 mm；
进一步地，步骤七：将步骤六中得到的水泥砂浆试件连同钢模具一同放入标准养护箱，温度设置为19℃，养护24 h；
进一步地，步骤九：将降解后的试件再次放置于标准养护箱中，温度设置为19℃，养护28 d。
实施例3：如图1-3所示，一种基于3D打印技术的充填型裂隙网络岩石试件制备方法，本实施例与实施例1相同，不同之处在于：
进一步地，所述步骤一、步骤二可以替换为：收集足够的裂隙形态及分布特征数据，利用matlab软件编写相应的模型代码，先构建二维随机裂隙网络模型，再将二维随机裂隙网络模型导入AutoCAD中，采用Region指令生成裂隙面域，再采用Extrude指令拉伸面域，得到相应的三维裂隙网络模型，之后再输出为SLT文件。
进一步地，所述步骤五中，所述防水涂料的涂抹次数为3次；涂抹厚度为0.45 mm；
进一步地，步骤七：将步骤六中得到的水泥砂浆试件连同钢模具一同放入标准养护箱，温度设置为21℃，养护24 h；
进一步地，步骤九：将降解后的试件再次放置于标准养护箱中，温度设置为21℃，养护28 d。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (9)
1.一种基于3D打印技术的充填型裂隙网络岩石试件制备方法，其特征在于：首先构建三维随机裂隙网络模型；将得到的模型转换成SLT文件；并导入到3D打印机；通过3D打印机打印三维随机裂隙网络模型；在模型外表面涂抹防水涂料；把三维随机裂隙网络模型放置于并钢模具中，再把水泥砂浆倒入放置有三维随机裂隙网络模型的钢模具中，并振捣均匀；把水泥砂浆试件连同钢模具一同放入标准养护箱；再降解三维随机裂隙网络模型；将降解后的试件再次放置于标准养护箱中养护，再向养护好的试件的三维随机裂隙中充填所需的材料，最终得到充填型裂隙网络岩石试件。
2.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的充填型裂隙网络岩石试件制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
步骤一：运用matlab软件编写三维随机裂隙网络模型代码，构建相应的三维随机裂隙网络模型；
步骤二：将步骤一中得到的模型文件导入AutoCAD软件转换成相应的SLT文件；
步骤三：将SLT文件导入3D打印机，并设置3D打印机相关参数；
步骤四：通过3D打印机采用水溶性材料打印三维随机裂隙网络模型；
步骤五：在三维随机裂隙网络模型外表面涂抹防水涂料；防水涂料采用是氰凝防水涂料或聚氨酯防水涂料；
步骤六：根据真实岩石力学参数制备水泥砂浆，把三维随机裂隙网络模型放置于并钢模具中，再把水泥砂浆倒入放置有三维随机裂隙网络模型的钢模具中，并振捣均匀；
步骤七：将步骤六中得到的水泥砂浆试件连同钢模具一同放入标准养护箱，温度设置为20±1 ℃，养护24 h；
步骤八：将养护好的试件取出，置于充满水的水池中，用于降解可溶性的三维随机裂隙网络模型；
步骤九：将降解后的试件再次放置于标准养护箱中，养护28 d；
步骤十：取出养护好的试件，向三维随机裂隙中充填所需的材料，最终得到充填型裂隙网络岩石试件。
3.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的充填型裂隙网络岩石试件制备方法，其特征在于：所述步骤一、步骤二替换为：先构建二维随机裂隙网络模型，再将二维随机裂隙网络模型导入AutoCAD中，通过Region以及Extrude指令将二维模型拉伸指定宽度后得到三维随机裂隙网络模型。
4.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的充填型裂隙网络岩石试件制备方法，其特征在于：所述步骤三中，所述打印机相关参数包括打印速度、打印层度、打印充填度、打印喷头温度以及打印材料及喷头与平台距离z-offset指标参数。
5.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的充填型裂隙网络岩石试件制备方法，其特征在于：所述步骤四中，在打印前需进行如下操作：(1) 清理探针和喷头；(2) 平台校准调平；上述方案涉及的水溶性材料采用PVA材料。
6.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的充填型裂隙网络岩石试件制备方法，其特征在于：所述步骤五中，所述防水涂料的涂抹次数为2~3次，涂抹厚度为0.4~0.5 mm。
7.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的充填型裂隙网络岩石试件制备方法，其特征在于：所述步骤八中，三维随机裂隙网络模型遇水降解后得到无充填裂隙网络试件。
8.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的充填型裂隙网络岩石试件制备方法，其特征在于：所述步骤九中，养护条件同于步骤七，都置于标准养护箱中，温度设置为20±1 ℃。
9.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的充填型裂隙网络岩石试件制备方法，其特征在于：所述步骤十中，裂隙充填物采用云母粉、石膏或黏土。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811560021.3A CN109648693A (zh) | 2018-12-20 | 2018-12-20 | 一种基于3d打印技术的充填型裂隙网络岩石试件制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811560021.3A CN109648693A (zh) | 2018-12-20 | 2018-12-20 | 一种基于3d打印技术的充填型裂隙网络岩石试件制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109648693A true CN109648693A (zh) | 2019-04-19 |
Family
ID=66115817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811560021.3A Pending CN109648693A (zh) | 2018-12-20 | 2018-12-20 | 一种基于3d打印技术的充填型裂隙网络岩石试件制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109648693A (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110470522A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-11-19 | 东北大学 | 一种预制不同含水饱和度裂隙网络岩体试样的方法 |
| CN111605182A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-09-01 | 四川省科建煤炭产业技术研究院有限公司 | 一种松软煤层非均质煤芯制备方法 |
| CN111611632A (zh) * | 2020-04-17 | 2020-09-01 | 长沙矿山研究院有限责任公司 | 基于光固化3d打印的离散裂隙网络岩体模型的建模方法 |
| CN112729984A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-04-30 | 华能煤炭技术研究有限公司 | 多组交叉节理岩体模型试件制备方法及装置 |
| CN112763288A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-05-07 | 清华大学 | 基于3d打印的任意裂缝组合的岩体模型制作方法 |
| CN114311221A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 河北工业大学 | 一种双臂多材料混凝土3d打印增减材系统及成型方法 |
| CN114889124A (zh) * | 2022-05-23 | 2022-08-12 | 昆明理工大学 | 一种岩石力学实验试件制备方法 |
| CN115372221A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-11-22 | 浙江大学 | 一种用于渗流实验的3d打印可变开度裂隙模型及方法 |
| CN116481976A (zh) * | 2023-06-21 | 2023-07-25 | 河北工业大学 | 一种3d打印变开度裂隙岩体注浆试验系统及方法 |
| CN117030383A (zh) * | 2023-07-18 | 2023-11-10 | 北京科技大学 | 一种采空区相似试验模型制作装置与方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105651572A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-06-08 | 河海大学 | 一种含充填隐节理的柱状节理岩体试样的制备方法 |
| CN105675365A (zh) * | 2016-01-18 | 2016-06-15 | 河海大学 | 一种含充填裂隙岩体试样的制备方法 |
| CN105699140A (zh) * | 2016-01-26 | 2016-06-22 | 河海大学 | 一种用于制备贯通裂隙岩体试样的模具及方法 |
| US20160209545A1 (en) * | 2013-08-30 | 2016-07-21 | Landmark Graphics Corporation | A geostatistical procedure for simulation of the 3d geometry of a natural fracture network conditioned by well bore observations |
| CN108959823A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-12-07 | 天地科技股份有限公司 | 一种裂隙张开型和填充型复杂裂隙岩体物理模型构建方法 |
-
2018
- 2018-12-20 CN CN201811560021.3A patent/CN109648693A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160209545A1 (en) * | 2013-08-30 | 2016-07-21 | Landmark Graphics Corporation | A geostatistical procedure for simulation of the 3d geometry of a natural fracture network conditioned by well bore observations |
| CN105651572A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-06-08 | 河海大学 | 一种含充填隐节理的柱状节理岩体试样的制备方法 |
| CN105675365A (zh) * | 2016-01-18 | 2016-06-15 | 河海大学 | 一种含充填裂隙岩体试样的制备方法 |
| CN105699140A (zh) * | 2016-01-26 | 2016-06-22 | 河海大学 | 一种用于制备贯通裂隙岩体试样的模具及方法 |
| CN108959823A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-12-07 | 天地科技股份有限公司 | 一种裂隙张开型和填充型复杂裂隙岩体物理模型构建方法 |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110470522A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-11-19 | 东北大学 | 一种预制不同含水饱和度裂隙网络岩体试样的方法 |
| CN111605182A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-09-01 | 四川省科建煤炭产业技术研究院有限公司 | 一种松软煤层非均质煤芯制备方法 |
| CN111605182B (zh) * | 2019-12-11 | 2022-03-15 | 四川省科建煤炭产业技术研究院有限公司 | 一种松软煤层非均质煤芯制备方法 |
| CN111611632A (zh) * | 2020-04-17 | 2020-09-01 | 长沙矿山研究院有限责任公司 | 基于光固化3d打印的离散裂隙网络岩体模型的建模方法 |
| CN112729984A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-04-30 | 华能煤炭技术研究有限公司 | 多组交叉节理岩体模型试件制备方法及装置 |
| CN112763288A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-05-07 | 清华大学 | 基于3d打印的任意裂缝组合的岩体模型制作方法 |
| CN112729984B (zh) * | 2020-12-22 | 2023-07-21 | 华能煤炭技术研究有限公司 | 多组交叉节理岩体模型试件制备方法及装置 |
| CN114311221A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 河北工业大学 | 一种双臂多材料混凝土3d打印增减材系统及成型方法 |
| CN114311221B (zh) * | 2021-12-31 | 2024-01-30 | 河北工业大学 | 一种双臂多材料混凝土3d打印增减材系统及成型方法 |
| CN114889124B (zh) * | 2022-05-23 | 2023-12-15 | 昆明理工大学 | 一种岩石力学实验试件制备方法 |
| CN114889124A (zh) * | 2022-05-23 | 2022-08-12 | 昆明理工大学 | 一种岩石力学实验试件制备方法 |
| CN115372221A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-11-22 | 浙江大学 | 一种用于渗流实验的3d打印可变开度裂隙模型及方法 |
| CN115372221B (zh) * | 2022-07-13 | 2023-06-16 | 浙江大学 | 一种用于渗流实验的3d打印可变开度裂隙模型及方法 |
| CN116481976B (zh) * | 2023-06-21 | 2023-09-26 | 河北工业大学 | 一种3d打印变开度裂隙岩体注浆试验系统及方法 |
| CN116481976A (zh) * | 2023-06-21 | 2023-07-25 | 河北工业大学 | 一种3d打印变开度裂隙岩体注浆试验系统及方法 |
| CN117030383A (zh) * | 2023-07-18 | 2023-11-10 | 北京科技大学 | 一种采空区相似试验模型制作装置与方法 |
| CN117030383B (zh) * | 2023-07-18 | 2024-04-12 | 北京科技大学 | 一种采空区相似试验模型制作装置与方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109648693A (zh) | 一种基于3d打印技术的充填型裂隙网络岩石试件制备方法 | |
| RU2625230C2 (ru) | Прозрачный мерзлый грунт, способ его получения и применения | |
| CN104374619B (zh) | 一种不规则柱状节理裂隙网络模型岩芯试样的制备方法 | |
| CN105489099B (zh) | 一种裂缝储层地震物理模型及其制备方法 | |
| CN107976352A (zh) | 一种模拟含复杂裂隙网络的透明隧道模型的制作方法 | |
| CN105484739A (zh) | 碳酸盐岩地层孔隙压力测试方法和装置 | |
| CN105675365A (zh) | 一种含充填裂隙岩体试样的制备方法 | |
| CN103926129A (zh) | 一种用人工岩石材料复制节理起伏度及实验方法 | |
| CN110108529A (zh) | 一种类岩石-砼组合体试样制备方法 | |
| CN105890950A (zh) | 一种模拟含随机、非随机裂隙或孔洞透明材料制作方法 | |
| CN107063790A (zh) | 一种不同三维节理面特性岩体的制备方法及其应用 | |
| CN109883785A (zh) | 一种基于3d打印的层状预制缺陷煤岩体试样制备装置及方法 | |
| CN107271235B (zh) | 一种基于岩石-砂浆界面气体渗透试验的岩石与砂浆组合试样制备方法 | |
| CN109164117A (zh) | 基于集料-砂浆界面断裂规律的沥青混凝土损伤预测方法 | |
| CN109614632B (zh) | 一种最大粒径大于40mm的土石混合料最大干密度确定方法 | |
| CN108519259A (zh) | 一种人造岩心及其制备方法和应用 | |
| CN109632429A (zh) | 一种土石混合体双轴压缩试验的试样制备方法 | |
| CN106769753B (zh) | 用于渗流试验的含凿痕结构柱状节理试样制备方法 | |
| CN107167349A (zh) | 一种人工岩石裂隙岩样制作方法 | |
| CN105298480B (zh) | 缝洞性碳酸盐岩模型、其制备方法和用途 | |
| CN103454127A (zh) | 用于中小型固流耦合模型试验的相似材料及其制备方法 | |
| CN104749345B (zh) | 一种填料冻胀特性的试验装置及试验方法 | |
| CN106007605A (zh) | 无水短养护软岩相似模型材料及其制备方法 | |
| CN111693357A (zh) | 基于3d打印技术的裂隙岩体试件的制样模具及制样方法 | |
| CN107640936B (zh) | 砂岩储层物理模型材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190419 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |