[发明专利]一种用于裂隙岩体渗流试验仿真裂隙制作方法

说明书

本发明公开了一种用于裂隙岩体渗流试验仿真裂隙制作方法，包括步骤有绘制裂隙数字化轮廓曲线、构建裂隙三维模型、3D打印制作裂隙板、制作裂隙试件浇筑模具和裂隙试件的浇筑和养护，具体是通过对将岩石结构面节理粗糙度轮廓曲线进行数字化，基于CAD软件绘制裂隙三维模型，采用3D打印技术制作出符合JRC值起伏的裂隙板，然后结合裂隙板制作裂隙试件浇筑模具，用水泥砂浆浇筑成型，在水泥试件养护箱内养护28天制成裂隙试件。有益效果：提供一种易观察、制作简单、试验方便、可便于调节裂隙开度、能够更真实准确的反映岩体裂隙结构面粗糙度的一种岩石粗糙裂隙仿真模拟的制作方法，工序简明、制作工期短、经济高效，并且精度高、适应性佳。

技术领域

本发明涉及一种仿真裂隙制作方法，特别是涉及一种用于裂隙岩体渗流试验仿真裂隙制作方法，属于土木工程技术领域。

背景技术

随着近年来一系列大型特大型水力水电工程(如小湾水电站、锦屏一级、二级水电站、乌东德水电站)等工程的开工建设，深埋隧洞工程建设引起广泛关注。资料显示这些已建和在建的地下水电隧洞具有鲜明的进度长、埋置深度大、地应力条件复杂、渗压差较大等特点，与此同时，在西部地区修建的公路、铁路隧道工程亦呈现出此种趋势。

随着地下开采与工程建设规模的扩大，裂隙岩体渗流破坏灾害成为工程和理论界高度关注的重要问题。据工程事故统计数据发现，我国大部分隧洞突涌水事故、岩体边坡失稳、水电工程大坝失事、煤矿瓦斯泄露事故的发生与岩体的渗透性密切相关。此外，开采地表沉陷、水库蓄水渗透诱发地震、高放射性核废料与污染物的地质封存和CO2地下储存等均涉及岩体裂隙渗流演化、应力-渗流相互作用等问题。因此，研究裂隙岩体的渗流性质对于解决渗流运动引起的重大工程问题具有重要意义。

针对深埋岩体裂隙渗流问题，国内外的许多学者进行过大量的研究，已取得了众多的研究成果，但到目前为止尚未有统一标准的定律准则得到验证。目前，对于高渗压渗流的研究工作来讲最常用的研究方法是以下三种，即理论研究、试验研究和数值模拟，其中的试验研究是其他几种研究方法的根本，应用试验的方法，高渗压渗流的真实情况能更好的得到再现，研究具有直观性，研究结果具有可靠性。实际工程中，因为深埋岩体裂隙情况复杂，且由于现实试验条件有限，直接从深埋岩体中取样进行试验难度较大且取样成本很高，因此进行深埋岩体裂隙渗流的试验还是较少，已经开展过的试验裂隙渗流情况的模拟条件与实际还是有一定的差距，如果能够根据岩体岩石结构面分布特性制作满足裂隙粗糙度和裂隙开度要求的裂隙试验试件，必将为试验的开展提供较大的便利，为岩体粗糙裂隙渗流的研究提供强有力的支持。

目前，在进行岩体裂隙渗流的试验研究中，研究学者采用的试验试件一般都是简化制成，包括采用简单的光滑有机玻璃板模拟裂隙壁面，或者是在光滑玻璃板上粘贴砂粒模拟粗糙裂隙壁面，或者是用钢板、有机玻璃板等通过铣加工成三角形、矩形、梯形、正弦曲线形等起伏形状的裂隙面，或者是通过岩芯取样然后随机劈裂得到的随机裂隙面，这些岩石裂隙面的模拟方法与实际工程差距较大，不足以充分精确反映岩体裂隙结构面特性，所以导致试验模拟结果与实际渗流特性存在差距。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种易观察、制作简单、试验方便、可便于调节裂隙开度、能够更真实准确的反映岩体裂隙结构面粗糙度的一种岩石粗糙裂隙仿真模拟的制作方法，所制得的裂隙试件特别适用于裂隙岩体渗流试验，有助于研究粗糙度和裂隙开度对渗流特性的影响，从而更准确地揭示岩体裂隙渗流运动规律。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种用于裂隙岩体渗流试验仿真裂隙制作方法，包括以下步骤：

1)绘制裂隙数字化轮廓曲线；

将Barton提出的岩石结构面节理粗糙度轮廓曲线作为制作裂隙的起伏度曲线原型，对十条JRC轮廓曲线图按原图尺寸进行依次扫描获得十条曲线图片；