[发明专利]一种含无充填隐节理的柱状节理岩体试样的制备方法

说明书

本发明涉及一种含无充填隐节理的柱状节理岩体试样的制备方法，包括如下步骤：模拟实际柱状节理岩体中隐节理的结构、形态，确定试样中各类型隐节理的三维数字空间模型；采用水溶性材料将不同类型隐节理的三维数字空间模型经3D打印，得到不同类型的隐节理模拟构件，在所得隐节理模拟构件表面涂抹热熔胶；配制水泥砂浆模拟实际柱状节理岩体，将隐节理模拟构件与水泥砂浆混合搅拌倒入模具，养护至形成试样部件；脱模；将脱模后的试样部件经烘烤、饱水、烘干、养护、加工处理，即得。本发明将3D打印技术用于制备隐节理模拟构件，精确控制隐节理的形态和结构；采用水溶性材料制备隐节理模拟构件，解决了制备试样时模拟隐节理的构件无法取出的问题。

技术领域

本发明涉及一种类岩体试样的制备方法，具体涉及一种含无充填隐节理的柱状节理岩体试样的制备方法，属于岩石力学领域。

背景技术

柱状节理是火山熔岩喷发溢流过程中由于冷却收缩形成的呈不规则或规则形态的原生张性破裂构造，柱状节理多出现于玄武岩，在我国西南地区广泛分布，西南地区诸多已建或在建大型水电站位于柱状节理玄武岩之上。柱状节理岩体作为一种具有特殊结构的岩体，其不但具有出露的柱间节理面，在柱内还有隐含的节理面，称为隐节理，由于柱状节理岩体柱间节理和隐节理的存在，导致柱状节理岩体具有显著的力学和渗透性质的各向异性，对工程安全影响显著，因此研究柱状节理岩体的力学和渗透性质的各向异性，具有较高的实际和工程价值。

试验是岩石力学领域经常采用的一种研究方法，由于柱状节理岩体包含有多组节理且柱体体积较大，受室内试验试样尺寸大小的限制，在工程现场所取的天然岩样只含有一组或不包含节理，并不能充分反映柱状节理岩体的各向异性；且由于柱状节理岩体几何性质的多变性，不同岩体节理差异较大，取自部分岩体的天然岩样的试验结果不具有充分代表性，因此通常选用人工制样的方法制备柱状节理岩样，但目前制备柱状节理岩体人工岩样的方法还不完备，仅能制备只含有出露的柱间节理的柱状节理岩体试样，还没有有效的方法制备含无充填隐节理的柱状节理岩体试样，但隐节理对柱状节理岩体的力学和渗透特性以及各向异性有着显著的影响，忽略隐节理就不能充分模拟实际工程现场柱状节理岩体的性质，因此如何制备含无充填隐节理的柱状节理岩体试样成为岩石力学试验领域急需解决的问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种含无充填隐节理的柱状节理岩体试样的制备方法，该方法制得的试样能够完整地反映柱状节理岩体内部隐节理的结构和形态。

技术方案：本发明涉及一种含无充填隐节理的柱状节理岩体试样的制备方法，包括如下步骤：

(1)模拟实际柱状节理岩体中隐节理的结构、形态，确定待制备的试样中各种类型隐节理的三维数字空间模型；

(2)将不同类型隐节理的三维数字空间模型采用水溶性材料进行3D打印，得到不同类型的隐节理模拟构件，在所得隐节理模拟构件表面涂抹热熔胶；

(3)模拟实际柱状节理岩体的力学性能配制水泥砂浆，将隐节理模拟构件与水泥砂浆混合搅拌后倒入模具中，养护，使水泥砂浆固化成型、形成试样部件；

(4)将试样部件脱模；

(5)烘烤试样部件至热熔胶完全融化，然后进行饱水、至隐节理模拟构件完全溶解，烘干、养护，加工处理，得到含无充填隐节理的柱状节理岩体试样。

本发明将3D打印技术用于制备隐节理模拟构件，可以精确控制隐节理的大小、空间形态、节理面的粗糙度；采用水溶性材料制备隐节理模拟构件，将试样部件完全饱水即可溶解模拟隐节理的构件，解决了制备含无充填隐节理试样时模拟隐节理的构件无法取出的问题。

优选的，水溶性材料为PVA材料。

具体的，步骤(5)中，将烘烤后的试样部件放入水中进行抽真空饱水。抽真空饱水可以快速让试样部件达到饱水状态，水分充分进入到试样部件内部。