CN111537314A - 考虑结构面网络的岩体物模试样及其制备方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种考虑结构面网络的岩体物模试样及其制备方法与装置。该制备方法包括获取待模拟岩石的结构面网络数字化模型；制备完整岩体物模试样；根据获得的结构面网络数字化模型采用高压水射流切割技术在完整岩体物模试样上切割出与待模拟岩石中结构面网络形状大小相同的结构面网络槽体；在结构面网络槽体中填充配置好的结构面充填材料，待结构面充填材料凝结后，获得含结构面网络的岩体物模试样。本发明通过结合岩体三维成像和水射流工艺，顺次射流形成岩体内部的结构面网络体系，相比于现有单一结构面和单组结构面阵列的方法，能够快速精准的实现岩体内毫米级别的交叉结构面网络构建，工艺实施效率相比于传统脱模工艺得到极大提升。

Description

考虑结构面网络的岩体物模试样及其制备方法与装置

技术领域

本发明属于岩石实验模拟技术领域，尤其涉及一种考虑结构面网络的岩体物模试样及其制备方法与装置。

背景技术

长期的地质历史过程中，岩体受到成岩作用、构造作用以及其他因素的影响而形成结构面。岩体结构面的发育使其物理力学性质产生显著的各向异性。近些年，随着深部资源和能源开发的加速，深部工程结构常赋存于富含结构面网络的岩体中。

硬岩以花岗岩为例，在深部构造应力作用下，岩体易产生交叉剪切节理，形成两组甚至多组由X走向结构面和Y走向结构面组成的界面网络体系，并于结构面中充填有各类矿物。软岩以煤岩为例，在煤化作用过程中，煤岩内会形成大致互相垂直面割理和端割理（对应X走向结构面和Y走向结构面），并随着时间的推移，割理结构面体系中会充填有各类矿物成分。

在岩石的物理模型试验中，岩体物模试样的制备通常需要考虑结构面的特征，以研究结构面网络特征对岩体工程特性的影响。然而，现有物模试样制样过程中，一般通过预制结构面模板拔模获得，但是在模板拔模的过程中会损伤试样，预制结构面依旧是试样制备过程的薄弱环节，而且所制作的岩体试样通常以含单一结构面居多，部分含一组结构面，而很少能够精细模拟结构面阵列或者两组及以上的交叉结构面网络。

总之，以往岩体物模试样结构面网络的模拟较难还原深部岩体的结构面网络特性，物模试样的制备还尚难满足深部资源和能源开发的试验模拟需求。为了能够较真实的模拟岩体结构面结构特性及其物理力学各项异性，亟待研发考虑结构面网络的岩体物模试样制备装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑结构面网络的岩体物模试样及其制备方法与装置。通过结合岩体三维成像和水射流工艺，顺次射流形成岩体内部的结构面网络体系，相比于现有单一结构面和单组结构面阵列的方法，能够快速精准的实现岩体内毫米级别的交叉结构面网络构建，工艺实施效率相比于传统脱模工艺得到极大提升。

为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

考虑结构面网络的岩体物模试样制备方法，包括如下步骤：

步骤S1、获取待模拟岩石的结构面网络数字化模型；

步骤S2、制备完整岩体物模试样；

步骤S3、根据S1获得的所述结构面网络数字化模型采用高压水射流切割技术在所述完整岩体物模试样上切割出与所述待模拟岩石中结构面网络形状大小相同的结构面网络槽体；

在所述结构面网络槽体中填充配置好的结构面充填材料，待结构面充填材料凝结后，获得含结构面网络的岩体物模试样。

具体的，所述步骤S3的具体过程如下：

步骤S31:根据步骤S1获得的所述结构面网络数字化模型采用高压水射流切割技术在所述完整岩体物模试样上切割出与所述待模拟岩石中结构面网络的X走向结构面形状大小相同的X走向结构面槽体，得第一中间岩体物模试样；

步骤S32:在所述第一中间岩体物模试样的X走向结构面槽体中填充配置好的结构面充填材料，待充填材料初凝后，得第二中间岩体物模试样；

步骤S33:根据步骤S1获得的所述结构面网络数字化模型采用高压水射流切割技术在所述第二中间岩体物模试样上切割出与所述待模拟岩石中结构面网络的Y走向结构面形状大小相同的Y走向结构面槽体，得第三中间岩体物模试样；

步骤S34:在所述第三中间岩体物模试样的Y走向结构面槽体中填充配置好的结构面充填材料并固结，获得含结构面网络的所述岩体物模试样。

具体的，在所述X走向结构面槽体和所述Y走向结构面槽体切割过程中，所述X走向结构面槽体和所述Y走向结构面槽体与岩体物模试样的侧部存在设定的间距，以维持岩体物模试样结构完整。

具体的，采用工业CT或形貌扫描设备对含结构面网络的所述待模拟岩体进行扫描，获得毫米级以上的结构面网络轮廓，并将结构面网络轮廓经逆向处理获得其数字化模型。

具体的，将配置的岩体充填材料浇筑入试样制备模具，振捣初凝后，拆除模具的模板并养护，即得所述完整岩体物模试样。

具体的，所述X走向结构面槽体的具体切割过程如下：

将所述结构面网络三维数字模型输入高压水射流切割机控制终端，并调整水射流参数和射流切割方向；

将所述完整岩体物模试样固定在高压水射流切割机的装样平台上，开启高压水射流切割机，从所述完整岩体物模试样的顶面至底面切割出X走向结构面槽体，得到所述第一中间岩体物模试样；

同理，可以完成所述第二中间岩体物模试样上Y走向结构面槽体的切割。

具体的，所述X走向结构面槽体中结构面充填材料的具体填充过程如下：

将所述第一中间岩体物模试样匹配安装在密闭腔室中，在所述密闭腔室的顶部设有排浆孔，在所述密闭腔室与所述第一中间岩体物模试样接触的内顶面和内底面上均设有纵横交错布置的流道；

将结构面充填材料注浆设备通过注浆管与所述密闭腔室的内底面上的所述流道连通，结构面充填材料经所述注浆管注入所述流道，进而进入所述第一中间岩体物模试样的X走向结构面槽体中；

当所述密闭腔室顶部的排浆孔有浆液流出并排完空气后，封闭排浆孔，停止注浆并保压设定时间，待结构面充填材料初凝，即得所述第二中间岩体物模试样；

同理，可以完成所述第三中间岩体物模试样上Y走向结构面槽体中结构面充填材料的填充。

具体的，所述X走向结构面槽体和所述Y走向结构面槽体射流切割完成后，将射流液换成界面加固剂沿原有切割路径低压射流喷涂，将界面加固剂均匀涂覆至所述X走向结构面槽体和所述Y走向结构面槽体的表面上。

一种考虑结构面网络的岩体物模试样，采用上述岩体物模试样制备方法制得。

一种考虑结构面网络的岩体物模试样制备装置，包括：

试样制备模具，用于制备完整岩体物模试样；

高压水射流切割机，用于依据获取的待模拟岩石的结构面网络数字化模型，在所述完整岩体物模试样上切割出与所述待模拟岩石中结构面网形状大小相同的结构面网槽体；其中，所述结构面网槽体由X走向结构面槽体和Y走向结构面槽体组成；

密闭腔室，用于匹配容置切割有结构面网槽体的所述岩体物模试样，在所述密闭腔室的顶部设有排浆孔，在所述密闭腔室的内顶面和内底面上均设有纵横交错布置的流道；

结构面充填材料注浆设备，通过注浆管与所述密闭腔室的内底面上的所述流道连通，用于向密闭腔室中通入结构面充填材料。

具体的，所述试样制备模具由侧向模板、顶模板和底模板围成；其中，

所述顶模板和底模板通过锁扣可拆卸的安装在所述侧向模板上，所述顶模板上设有溢浆孔；

还包括注浆顶板和注浆底板，所述注浆顶板和注浆底板可通过锁扣与所述侧向模板可拆卸连接，进而围成所述密闭腔室。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果在于：

1、通过结合岩体三维成像和水射流工艺，顺次射流形成岩体内部的结构面网络体系，相比于现有单一结构面和单组结构面阵列的方法，能够快速精准的实现岩体内毫米级别的交叉结构面网络构建，实施效率相比于传统脱模工艺极大提升。

2、结构面充填材料注浆设备采用反向加压注浆充填方法，反向注浆充填方法过程中，浆液先反向驱离空气充填，再被密封加压充填，从而保证结构面网络的充填质量，并通过密封压力和浆液体系来调控结构面胶结状态，有效的模拟了岩体结构面网络的充填状态。

3、采用高压射流方式切割结构面原始形态，相比较预制结构面模板拔模方式能减少结构面模具拔模过程中的试样损伤，且能保证多次制样过程中结构面参数的一致性；在完整样制备和切割充填浇筑环节皆基于同一试样模具进行，有效降低了制样各环节操作对试样性能的影响，从而保证了多次制样过程中试样物理力学性能参数的稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明实施例提供的结构面网络成像、切割与充填状态示意图；

图2本发明实施例提供的岩体物模试样制备装置轴测示意图；

图3本发明实施例提供的岩体物模试样制备装置侧视示意图；

图4本发明实施例提供的结构面充填材料注浆设备结构示意图；

图5本发明实施例提供的试样制备模具结构示意图；

图6是本发明实施例提供的注浆顶板结构示意图；

图7是本发明实施例提供的注浆底板结构示意图；

其中：1-结构面网络数字化模型；2-完整岩体物模试样；3-X走向结构面槽体；4-第一中间岩体物模试样；5-第二中间岩体物模试样；6-Y走向结构面槽体；7-密闭腔室；8-排浆孔；9-流道；10-结构面充填材料注浆设备；101-高压空气压缩机；102-中间容器；103-分隔活塞；11-注浆管；12-试样制备模具；121-侧向模板；122-顶模板；123-底模板；13-高压水射流切割机；131-装样平台；132-多轴运动机构；133-喷嘴；14-溢浆孔；15-注浆顶板；16-注浆底板；17-浆液进口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，一种考虑结构面网络的岩体物模试样制备方法，包括如下步骤：

步骤S1、获取待模拟岩石的结构面网络数字化模型

采用工业CT或形貌扫描设备对含结构面网络的所述待模拟岩体进行扫描，获得毫米级以上的结构面网络轮廓，并将结构面网络轮廓经逆向处理获得结构面网络数字化模型1。

步骤S2、制备完整岩体物模试样

将配置的岩体充填材料浇筑入试样制备模具12，振捣初凝后，拆除模具的模板并养护，即得所述完整岩体物模试样2。

步骤S3、根据S1获得的结构面网络数字化模型1采用高压水射流切割技术在完整岩体物模试样2上切割出与待模拟岩石中结构面网络形状大小相同的结构面网络槽体，在结构面网络槽体中填充配置好的结构面充填材料，待结构面充填材料凝结后，获得含结构面网络的岩体物模试样；其中，待模拟岩石的结构面网络由若干相互垂直的X走向结构面和Y走向结构面结构面组成，待模拟岩石可以为煤岩或花岗岩等。

在本申请实施例中，通过结合岩体三维成像和水射流工艺，顺次射流形成岩体内部的结构面网络体系，相比于现有单一结构面和单组结构面阵列的方法，能够快速精准的实现岩体内毫米级别的交叉结构面网络构建，实施效率相比于传统脱模工艺极大提升。

可以理解的是，在实际设计中，步骤S3可以细化成如下步骤：

步骤S31:根据步骤S1获得的结构面网络数字化模型1采用高压水射流切割技术在完整岩体物模试样2上切割出与待模拟岩石中结构面网络的X走向结构面形状大小相同的X走向结构面槽体3，得第一中间岩体物模试样4；

步骤S32:在第一中间岩体物模试样4的X走向结构面槽体3中填充配置好的结构面充填材料，待充填材料初凝后，得第二中间岩体物模试样5；

步骤S33:根据步骤S1获得的结构面网络数字化模型1采用高压水射流切割技术在第二中间岩体物模试样5上切割出与待模拟岩石中结构面网络的Y走向结构面形状大小相同的Y走向结构面槽体6，得第三中间岩体物模试样；

步骤S34:在第三中间岩体物模试样的Y走向结构面槽体6中填充配置好的结构面充填材料并固结，获得含结构面网络的岩体物模试样。

在本申请实施例中，在X走向结构面槽体3切割并填充初凝后，再进行Y走向结构面槽体6的切割填充，相比直接切割出整个结构面网络槽体再进行填充，可以有效提高完整岩体物模试样2切割后的连接强度，防止各走向结构面槽体的壁面发生坍塌。

具体的，在实际操作过程中，以维持岩体物模试样结构完整，在X走向结构面槽体3和Y走向结构面槽体6切割过程中，X走向结构面槽体3和Y走向结构面槽体6与岩体物模试样的侧部存在设定的间距。

需要解释的是，X走向结构面槽体3的具体切割过程如下：将结构面网络三维数字模型输入高压水射流切割机13控制终端，并调整水射流参数和射流切割方向；将完整岩体物模试样2固定在高压水射流切割机13的装样平台131上，开启高压水射流切割机13，从完整岩体物模试样2的顶面至底面切割出X走向结构面槽体3，得到第一中间岩体物模试样4。同上，可以完成第二中间岩体物模试样5上Y走向结构面槽体6的切割。

参见图1和图4，在一些可能实施的方案中，X走向结构面槽体3中结构面充填材料的具体填充过程如下：将第一中间岩体物模试样4匹配安装在密闭腔室7中，在密闭腔室7的顶部设有排浆孔8，在密闭腔室7与第一中间岩体物模试样4接触的内顶面和内底面上均设有纵横交错布置的流道9；将结构面充填材料注浆设备10通过注浆管11与密闭腔室7的内底面上的流道9连通，结构面充填材料经注浆管11注入流道9，进而进入第一中间岩体物模试样4的X走向结构面槽体3中；当密闭腔室7顶部的排浆孔8有浆液流出并排完空气后，封闭排浆孔8，停止注浆并保压设定时间，待结构面充填材料初凝，即得第二中间岩体物模试样5。

在本申请实施例中，结构面充填材料注浆设备10采用反向加压注浆充填方法，反向注浆充填方法过程中，浆液先反向驱离空气充填，再被密封加压充填，从而保证结构面网络的充填质量，并通过密封压力和浆液体系来调控结构面胶结状态，有效的模拟了岩体结构面网络的充填状态。同上，可以完成第三中间岩体物模试样上Y走向结构面槽体6中结构面充填材料的填充。

本申请实施例还提供一种采用上述岩体物模试样制备方法制得考虑结构面网络的岩体物模试样。在本申请实施例中，采用高压射流方式切割结构面原始形态，相比较预制结构面模板拔模方式能减少结构面模具拔模过程中的试样损伤，且能保证多次制样过程中结构面参数的一致性；在完整样制备和切割充填浇筑环节皆基于同一试样模具进行，有效降低了制样各环节操作对试样性能的影响，从而保证了多次制样过程中试样物理力学性能参数的稳定。

参见图2和图3，本申请实施例还提供一种考虑结构面网络的岩体物模试样制备装置，包括试样制备模具12、高压水射流切割机13、密闭腔室7和结构面充填材料注浆设备10；其中，试样制备模具12用于制备完整岩体物模试样2，高压水射流切割机13用于依据获取的待模拟岩石的结构面网络数字化模型1，在完整岩体物模试样2上切割出与待模拟岩石中结构面网形状大小相同的结构面网槽体，结构面网槽体由相互垂直的X走向结构面槽体3和Y走向结构面槽体6组成。

具体的，密闭腔室7用于匹配容置切割有结构面网槽体的岩体物模试样，在密闭腔室7的顶部设有排浆孔8，在密闭腔室7的内顶面和内底面上均设有纵横交错布置的流道9，结构面充填材料注浆设备10通过注浆管11与密闭腔室7的内底面上的流道9连通，用于向密闭腔室7中通入结构面充填材料。

参见图5、图6和图7，在实际设计中，试样制备模具12的模腔呈方形，由侧向模板121、顶模板122和底模板123围成，顶模板122和底模板123通过锁扣可拆卸的安装在侧向模板121上，在顶模板122上设有溢浆孔14，该岩体物模试样制备装置还包括注浆顶板15和注浆底板16，注浆顶板15和注浆底板16通过锁扣与侧向模板121可拆卸连接，进而围成密闭腔室7。

在本申请实施例中，在完整样制备和切割充填浇筑环节皆基于同一试样制备模具12进行，有效降低了制样各环节操作对试样性能的影响，从而保证了多次制样过程中试样物理力学性能参数的稳定。

具体的，结构面充填材料注浆设备10主要由高压空气压缩机101和中间容器102组成，中间容器102具有高压容腔，高压容腔中间设置有分隔活塞103，高压容腔上端开有的出浆孔经注浆管11连接注浆底板16上与密闭腔室7内底面上流道9连通的浆液进口17，高压容腔下端开注气孔与高压空气压缩机101连接。

参见图1-图7，为进一步说明上述岩体物模试样制备装置的制样过程，下面以含割理结构面的煤岩物模试样为示例，具体说明考虑结构面网络的煤岩物模试样制备方法，包括如下步骤：

第一步，结构面网络三维数字建模：采用工业CT或形貌扫描设备对含结构面网络（煤岩割理结构）岩体进行扫描获得毫米级以上的主要结构面网络轮廓，并将结构面网络轮廓经逆向处理获得其数字化模型；

第二步,完整岩体物模试样2浇筑与制样：根据所需试样尺寸（300 mm×300 mm×300mm）组装试样制备模具12的侧向模板121和底模板123，并用紧固锁扣定位锁紧，配置以骨料（煤粉和石英砂）、胶结材料（水泥和石膏）和添加剂（减水剂、缓凝剂和消泡剂）组成的速凝型岩体充填材料浇筑入试样制备模具12，并振捣2分钟成型，待岩体充填材料浇筑至侧向模板121顶端时，封盖顶模板122，多余岩体充填材料从溢浆孔14溢出，材料初凝后拆除顶模板122和底模板123并养护2天；其中，岩体充填材料可以依据需要模拟的岩石的具体成分作适应性的调整，在此不再赘述。

第三步，岩体X走向结构面（煤岩面割理结构面）射流切割：将分离出的X走向结构面网络（煤岩面割理结构面网络）三维数字模型输入多轴高压水射流切割机13控制终端，并调整水射流参数和射流切割方向；将侧向模板121连同内部的完整岩体物模试样2固定在高压水射流切割机13的装样平台131上，开启多轴高压水射流切割机13，在高压水射流切割机13的多轴运动机构132驱动下调整喷嘴133的摆角并沿完整岩体物模试样2顶面X走向方向依次射流切割，从试样顶面至底面切割出X走向结构面（煤岩面割理结构面）阵列，射流切割过程中控制结构面两端距离完整岩体物模试样2侧向表面5%的试样长度，以维持试样结构完整；

第四步，X走向结构面（煤岩面割理结构面）反向注浆充填：X走向结构面（煤岩面割理结构面）射流切割完成后，将射流液换成界面加固剂沿原有切割路径低压射流喷涂，将界面加固剂均匀涂覆至结构面表面，接着将注浆顶板15和注浆底板16定位锁紧于侧向模板121两端，并与结构面充填材料注浆设备10连接；将中间容器102的分隔活塞103推至底端，并将配置好的速凝结构面充填材料（由石膏、石英砂、膨润土、水和添加剂组成）灌入中间容器102中，启动空气压缩机并调整空气压力0.5 MPa，分隔活塞103在空气压力作用下上升并顶推结构面充填材料经注浆管11和浆液进口17流入反向充浆底模板123流道9，进而进入结构面槽体；待注浆顶板15的排浆孔8有浆液流出并排完空气后，封闭排浆孔8维持所需空气压力2分钟，并封闭浆液进口17；待结构面充填材料初凝后，拆除注浆顶板15和注浆底板16，并清除试样顶底端结构面充填材料残渣；其中，结构面槽体中的结构面充填材料可以依据需要模拟的岩石的结构面填充材质成分作适应性的调整，在此不再赘述。

第五步，岩体Y走向结构面（煤岩端割理结构面）射流切割：待X走向结构面槽体3内结构面充填材料固结后，按照第三的操作和要求，沿试样顶面Y走向方向依次射流切割，从试样顶面至底面切割出Y走向结构面（煤岩端割理结构面）阵列；

第六步，Y走向结构面（煤岩端割理结构面）反向注浆充填：按照第四的操作和要求，对Y走向结构面（煤岩端割理结构面）进行反向注浆充填；

第七步，拆模修型：待Y走向结构面（煤岩端割理结构面）充填材料固结，将注浆顶板15、注浆底板16和侧向模板121拆解；此后，用端面磨平机将试样顶底面进行打磨，完成制样。

上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.考虑结构面网络的岩体物模试样制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、获取待模拟岩石的结构面网络数字化模型（1）；

步骤S2、制备完整岩体物模试样（2）；

步骤S3、根据S1获得的所述结构面网络数字化模型（1）采用高压水射流切割技术在所述完整岩体物模试样（2）上切割出与所述待模拟岩石中结构面网络形状大小相同的结构面网络槽体；

在所述结构面网络槽体中填充配置好的结构面充填材料，待结构面充填材料凝结后，获得含结构面网络的岩体物模试样。

2.根据权利要求1所述的岩体物模试样制备方法，其特征在于：

步骤S3的具体过程如下：

步骤S31:根据步骤S1获得的所述结构面网络数字化模型（1）采用高压水射流切割技术在所述完整岩体物模试样（2）上切割出与所述待模拟岩石中结构面网络的X走向结构面形状大小相同的X走向结构面槽体（3），得第一中间岩体物模试样（4）；

步骤S32:在所述第一中间岩体物模试样（4）的X走向结构面槽体（3）中填充配置好的结构面充填材料，待充填材料初凝后，得第二中间岩体物模试样（5）；

步骤S33:根据步骤S1获得的所述结构面网络数字化模型（1）采用高压水射流切割技术在所述第二中间岩体物模试样（5）上切割出与所述待模拟岩石中结构面网络的Y走向结构面形状大小相同的Y走向结构面槽体（6），得第三中间岩体物模试样；

步骤S34:在所述第三中间岩体物模试样的Y走向结构面槽体（6）中填充配置好的结构面充填材料并固结，获得含结构面网络的所述岩体物模试样。

3.根据权利要求2所述的岩体物模试样制备方法，其特征在于，在所述X走向结构面槽体（3）和所述Y走向结构面槽体（6）切割过程中，所述X走向结构面槽体（3）和所述Y走向结构面槽体（6）与岩体物模试样的侧部存在设定的间距，以维持岩体物模试样结构完整。

4.根据权利要求1-3任一项所述的岩体物模试样制备方法，其特征在于：采用工业CT或形貌扫描设备对含结构面网络的所述待模拟岩体进行扫描，获得毫米级以上的结构面网络轮廓，并将结构面网络轮廓经逆向处理获得其数字化模型。

5.根据权利要求1-3任一项所述的岩体物模试样制备方法，其特征在于：将配置的岩体充填材料浇筑入试样制备模具（12），振捣初凝后，拆除模具的模板并养护，即得所述完整岩体物模试样（2）。

6.根据权利要求2或3所述的岩体物模试样制备方法，其特征在于，所述X走向结构面槽体（3）的具体切割过程如下：

将所述结构面网络三维数字模型输入高压水射流切割机（13）控制终端，并调整水射流参数和射流切割方向；

将所述完整岩体物模试样（2）固定在高压水射流切割机（13）的装样平台（131）上，开启高压水射流切割机（13），从所述完整岩体物模试样（2）的顶面至底面切割出X走向结构面槽体（3），得到所述第一中间岩体物模试样（4）；

同理，可以完成所述第二中间岩体物模试样（5）上Y走向结构面槽体（6）的切割。

7.根据权利要求6所述的岩体物模试样制备方法，其特征在于，所述X走向结构面槽体（3）中结构面充填材料的具体填充过程如下：

将所述第一中间岩体物模试样（4）匹配安装在密闭腔室（7）中，在所述密闭腔室（7）的顶部设有排浆孔（8），在所述密闭腔室（7）与所述第一中间岩体物模试样（4）接触的内顶面和内底面上均设有纵横交错布置的流道（9）；

将结构面充填材料注浆设备（10）通过注浆管（11）与所述密闭腔室（7）的内底面上的所述流道（9）连通，结构面充填材料经所述注浆管（11）注入所述流道（9），进而进入所述第一中间岩体物模试样（4）的X走向结构面槽体（3）中；

当所述密闭腔室（7）顶部的排浆孔（8）有浆液流出并排完空气后，封闭排浆孔（8），停止注浆并保压设定时间，待结构面充填材料初凝，即得所述第二中间岩体物模试样（5）；

同理，可以完成所述第三中间岩体物模试样上Y走向结构面槽体（6）中结构面充填材料的填充。

8.一种考虑结构面网络的岩体物模试样，其特征在于：采用权利要求1-7任一项所述的岩体物模试样制备方法制得。

9.一种考虑结构面网络的岩体物模试样制备装置，其特征在于：包括：

试样制备模具（12），用于制备完整岩体物模试样（2）；

高压水射流切割机（13），用于依据获取的待模拟岩石的结构面网络数字化模型（1），在所述完整岩体物模试样（2）上切割出与所述待模拟岩石中结构面网形状大小相同的结构面网槽体；其中，所述结构面网槽体由X走向结构面槽体（3）和Y走向结构面槽体（6）组成；

密闭腔室（7），用于匹配容置切割有结构面网槽体的所述岩体物模试样，在所述密闭腔室（7）的顶部设有排浆孔（8），在所述密闭腔室（7）的内顶面和内底面上均设有纵横交错布置的流道（9）；

结构面充填材料注浆设备（10），通过注浆管（11）与所述密闭腔室（7）的内底面上的所述流道（9）连通，用于向密闭腔室（7）中通入结构面充填材料。

10.根据权利要求9所述的岩体物模试样制备装置，其特征在于：所述试样制备模具（12）由侧向模板（121）、顶模板（122）和底模板（123）围成；其中，

所述顶模板（122）和底模板（123）通过锁扣可拆卸的安装在所述侧向模板（121）上，所述顶模板（122）上设有溢浆孔（14）；

还包括注浆顶板（15）和注浆底板（16），所述注浆顶板（15）和注浆底板（16）可通过锁扣与所述侧向模板（121）可拆卸连接，进而围成所述密闭腔室（7）。

Images