[发明专利]一种基于增材制造技术的原岩三维结构面精确获取方法

说明书

本发明涉及一种基于增材制造技术的原岩结构面精确重构方法，可以在原岩结构面的基础上精确获得与岩石原始结构面结构完全一致的结构，进而可以有助于实现对岩石原始结构面剪切力学特性的精确获取，适用于岩体工程的相关技术领域。本发明所采用的技术方案是：在原岩结构面的基础上，获取其表面的三维点空间坐标，通过对三维点空间坐标的插值拟合，进而获取与原岩结构面形态一致的三维曲面；基于结构面三维点空间坐标插值拟合结果，采用增材制造技术形成具有与原岩结构面形态一致结构面试样；所述增材制造技术采用的增材制造材料是根据原岩结构面的物理力学特性作为依据进行选择。

技术领域

本发明涉及一种基于增材制造技术的原岩结构面精确重构方法，可以在原岩结构面的基础上精确获得与岩石原始结构面结构完全一致的结构，进而可以有助于实现对岩石原始结构面剪切力学特性的精确获取，适用于岩体工程的相关技术领域。

背景技术

对于岩体工程来说，需要根据岩体结构面及其对应的力学特性进行具体岩体工程的设计并制定相应的施工及支护方案。岩体在基本组成上，包括岩石和结构面，其中结构面是岩体中的薄弱因素，因此是岩体变形以及力学特性的最为重要控制性因素之一。所以，岩体结构面的结构及力学特性对于岩体工程的设计以及安全稳定性评价具有极其重要的影响。

目前，对于岩体结构面结构及力学特性的获取多基于实验室室内试验。然而，就目前的岩体力学相关试验而言，由于岩体试样在试验中会被破坏从而使得试验具有一次性的特征；而且，世界上也并不存在结构特性完全一致的两组结构面。因此，在岩体力学试验中无法获得在不同力学边界条件下完全一致岩体结构面力学特性，从而导致所获取的岩体力学特性及其相关变化规律的不准确性，对岩体力学参数的选取及岩体工程的设计不利。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种基于增材制造技术的原岩结构面精确重构方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于增材制造技术的原岩结构面精确重构方法，其特征在于：

在原岩结构面的基础上，获取其表面的三维点空间坐标，通过对三维点空间坐标的插值拟合，进而获取与原岩结构面形态一致的三维曲面；

基于结构面三维点空间坐标插值拟合结果，采用增材制造技术形成具有与原岩结构面形态一致结构面试样；

所述增材制造技术采用的增材制造材料是根据原岩结构面的物理力学特性作为依据进行选择；

对于所述基于结构面三维点空间坐标获取与原岩结构面形态一致的曲面，包括：

扫描原岩结构面获取的三维点空间坐标，将三维点空间坐标经过降采样、去燥、配准等处理后，得到与原岩结构面表面形态一致的三维点空间坐标数据。

在扫描原岩结构面前，需要在原岩结构面的表面均匀喷涂显影剂，以增加所获取的三维点空间坐标精度。

所述增材制造技术采用的增材制造材料根据原岩结构面的物理学特性进行选择。

可选地，所述增材制造材料可采用石膏、光敏树脂或工程塑料等。

本发明的有益效果是：

本发明通过三维扫描方法对原岩结构面进行扫描从而获取其天然岩体结构面的三维点空间坐标数据，经过降采样、去燥、配准等处理后得到与原岩结构面表面形态完全一致的扫描曲面的电子数据，进而采用增材制造方法，实现对原岩结构面的几何及力学精确重构。

本发明在重构过程中，通过对原岩结构面进行力学试验测试，选择可精确重构岩体结构面的增材制造相关材料，最终生成力学性质与天然岩体结构面基本一致的增材制造试样。