的体积，涂抹的热熔胶的精度可以控制在0.1mm左右。
[0031](3)模拟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，养护至水泥砂浆固化成型、形成初具形状的试样部件；
[0032]模具与水泥砂浆接触的部分可由钴铬合金材料制成，并在该部分涂抹热熔胶，由于热熔胶与钴铬合金的粘结力较弱，对水泥砂浆的粘结力较强，将热熔胶均匀涂抹在钴铬合金模具的表面，在水泥砂浆固化形成试样部件前，阻断水泥砂浆与模具的粘结，避免后续脱模时破坏试样部件的结构。
[0033]同样的，为了能够完整的模拟岩体表面的粗糙度，可将涂抹热熔胶的厚度控制在
0.5?0.6mm;可采用高精度的热熔胶枪涂抹热熔胶，高精度热熔胶枪可以精确的控制热熔胶喷出的体积，涂抹的热熔胶的精度可以控制在0.1mm左右。
[0034](4)将试样脱模；
[0035]可事先在模具底座设有密封的气孔，脱模时，将该气孔解除密封，自气孔向模具内鼓入空气，试样部件即可从模具中脱出；该方法脱模方便快捷，且不会破坏试样部件及内部隐节理的结构。
[0036](5)将脱模后的试样部件烘烤至热熔胶完全融化，然后进行饱水，可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，直至隐节理模拟构件完全溶解，得到最终形态的试样部件，取出烘干、养护，将养护后的试样部件进行加工处理，包括粘接、切割和打磨等，得到含充填隐节理的柱状节理岩体试样。隐节理模拟构件溶解后，试样构件内部隐节理部分仅剩充填物，加工处理后得到的试样能够全面反映含充填隐节理岩体的实际结构。
[0037]本发明将3D打印技术应用于含充填隐节理的柱状节理岩体试样的制作，具体的，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，完整地反映柱状节理岩体内部隐节理的结构和形态;并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，隐节理中仅剩下构件中的充填物，解决了制备含充填隐节理试样时模拟隐节理的构件无法取出的问题。
[0038]实施例
[0039]以制备某水电站河床坝基处含充填隐节理的柱状节理岩体岩样为例，本发明的含充填隐节理的柱状节理岩体试样的制备方法如下:
[0040](I)根据该水电站河床坝基处柱状节理岩体的地质资料，根据相似关系确定所制备柱状节理岩体试样中隐节理的类型，数量，大小、空间形态、粗糙度和不同类型隐节理中的充填物类型、形态等，做出试样中不同类型隐节理的三维数字空间模型，并在隐节理的三维数字模型的表层预留小孔。
[0041](2)将隐节理的三维数字空间模型输入3D打印机，采用可溶于水的PVA材料分别打印出不同类型的隐节理模拟构件，打印出的隐节理模拟构件中空并留有小孔，构件的大小，空间形态，表面粗糙度等充分模拟了工程现场的隐节理的形态，通过小孔在隐节理的构件中放入砂土作为充填物，然后用热熔胶将小孔密封并在制得的隐节理模拟构件表面均匀涂抹一层热熔胶，热熔胶厚度为0.5?0.6mm。
[0042](3)模拟柱状节理岩块的力学性能，以水泥砂浆为原料制备试样，根据相似关系确定水泥砂浆的配比，最终确定试样由普通硅酸盐水泥，天然河砂和水按质量比例1:0.5:0.4混合而成，其中河砂粒径小于1mm，加入总质量0.5%的防渗剂和减水剂，加强材料的防渗性能和水泥的流动性、减小孔隙度，加入少许消泡剂减少水泥水化过程中的气泡产生。
[0043]根据所确定的柱状节理岩体试样中含有隐节理的类型和每种类型隐节理的数量，放入相应类型和数量的隐节理模拟构件与水泥砂浆充分搅拌，保证隐节理模拟构件在水泥砂浆中均匀分布;采用钴铬合金材料制成的模具使水泥砂浆成型，模具底座设有密封的气孔，并在模具内部与水泥砂浆接触的部分均匀涂抹热熔胶，热熔胶厚度为0.5?0.6mm，将搅拌均匀的水泥砂浆与隐节理模拟构件倒入模具，在温度为22°C，湿度为90%的恒温恒湿箱中养护至水泥砂浆固化成型，形成初具形状的试样部件。
[0044](4)将模具底座的密封气孔打开，自气孔向模具内鼓入空气，使试样部件从模具中脱出；
[0045](5)将脱模后的试样部件放入烘箱中以80°C的温度烘烤，保证涂抹在隐节理模拟构件表面的热熔胶完全融化后，将试样部件放入常温水中抽真空饱水2-4小时，确保隐节理模拟构件完全溶解，仅剩下隐节理模拟构件中的充填物砂土留在隐节理中，得到最终形态的试样部件，将其取出烘干，然后在温度22°C，湿度90%的恒温恒湿箱中养护33天后，经过粘接、切割、打磨等加工处理，制得含充填隐节理的柱状节理岩体试样。
【主权项】
1.一种含充填隐节理的柱状节理岩体试样的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)模拟实际柱状节理岩体中隐节理及隐节理中充填物的结构、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，并在所得三维数字空间模型的表层预留小孔； (2)采用水溶性材料将不同类型隐节理的三维数字空间模型进行3D打印，打印完成后自所述小孔处加入相应的充填物，得到不同类型含充填物的隐节理模拟构件，用热熔胶将所述小孔密封，并在所得隐节理模拟构件表面涂抹热熔胶； (3)模拟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，养护至水泥砂浆固化成型、形成初具形状的试样部件； (4)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，得到最终形态的试样部件，烘干、养护、加工处理，得到含充填隐节理的柱状节理岩体试样。2.根据权利要求1所述的含充填隐节理的柱状节理岩体试样的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，将烘烤后的试样部件放入水中进行抽真空饱水。3.根据权利要求1所述的含充填隐节理的柱状节理岩体试样的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的模具与水泥砂浆接触的部分由钴铬合金材料制成，并在该部分表面涂抹热熔胶。4.根据权利要求1-3中任一项所述的含充填隐节理的柱状节理岩体试样的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述模具底座设有密封的气孔，脱模时，将该气孔解除密封，自气孔向模具内鼓入空气，使试样部件从模具中脱出。5.根据权利要求1所述的含充填隐节理的柱状节理岩体试样的制备方法，其特征在于，所述水溶性材料为PVA材料。6.根据权利要求1或3所述的含充填隐节理的柱状节理岩体试样的制备方法，其特征在于，涂抹的热恪胶的厚度为0.5?0.6mm。7.根据权利要求1所述的含充填隐节理的柱状节理岩体试样的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，将养护后的试样部件进行粘接、切割、打磨得到含充填隐节理的柱状节理岩体试样。
【专利摘要】本发明涉及一种含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，确定待制备的试样中不同类型隐节理的三维数字空间模型，并在三维数字空间模型的表层预留小孔；采用水溶性材料将不同类型隐节理的三维数字空间模型进行3D打印，打印完成后自小孔加入相应充填物，得到不同类型的含充填物的隐节理模拟构件，用热熔胶将小孔密封，并在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，养护至初具形状的试样部件；脱模；脱模后的试样部件经烘烤、饱水、烘干、养护、加工处理，得到试样。本发明制得的试样能够完整反映岩体内部隐节理的结构和形态。
【IPC分类】G01N1/28
【公开号】CN105651572
【申请号】
【发明人】巢志明, 王环玲, 徐卫亚, 吉华, 贾朝军, 赵恺, 夏季, 杨兰兰, 林志南
【申请人】河海大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年12月29日