[发明专利]一种基于3D打印的可渗透岩体的制备方法

权利要求书

1.一种基于3D打印的可渗透岩体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对天然岩体进行微纳米CT扫描，获取天然岩体的内部结构信息，并将其存储为图像数据；

其中，所述内部结构信息为天然岩体内的孔隙、喉道、节理的位置坐标及相应尺寸；

步骤2：将图像数据导入识别软件中，识别天然岩体的孔隙、喉道和节理，并选择部分喉道进行关闭处理，得到关闭通道，剩余的喉道和孔隙即为贯通孔喉；分别构建贯通孔喉三维结构、节理三维结构和关闭通道三维结构；

步骤3：根据天然岩体内的孔隙、喉道、节理的位置坐标，将贯通孔喉三维结构、节理三维结构和关闭通道三维结构分别还原至天然岩体的图像数据中，构建含有贯通孔喉、节理和关闭通道的岩体三维结构，并将其存储为岩体的3D打印模型；

步骤4：选取打印材料，基于岩体的3D打印模型通过选择性激光烧结工艺进行天然岩体的实体打印，得到打印初品；

步骤5：对打印初品进行浸水处理，得到可渗透天然岩体试样。

2.根据权利要求1所述的基于3D打印的可渗透岩体的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述图像数据以DICOM格式存储，即为微纳米CT扫描数据。

3.根据权利要求1所述的基于3D打印的可渗透岩体的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述识别天然岩体的孔隙、喉道和节理，其具体为：

首先，对图像数据依次进行增强对比度、滤波和渲染处理，得到预处理后的图像数据；

其次，利用灰度图像多阈值分割算法对预处理后的图像数据依据喉道进行分割处理，设定贯通孔喉的阈值为255Hu-1049Hu，节理的阈值为1050Hu-1549Hu，岩体骨架的阈值为1550Hu-2980Hu；对分割处理后的图像进行边缘切割，以剔除图像中的细小裂纹和杂质；再利用roifill函数对剔除的细小裂纹和杂质进行填充处理，得到初始数据；

最后，剔除初始数据中的孔喉和节理，并填充剔除部分，得到喉道对应的数据，即识别出喉道；剔除初始数据中的喉道和节理，并填充剔除部分，得到孔喉对应的数据，即识别出孔喉；剔除初始数据中的孔喉和喉道，并填充剔除部分，得到节理对应的数据，即识别出节理。

4.根据权利要求3所述的基于3D打印的可渗透岩体的制备方法，其特征在于，所述利用灰度图像多阈值分割算法对预处理后的图像数据依据喉道进行分割处理，其具体为：

首先，根据灰度值差异将图像数据分为多个区域：背景S₀和n个子区域S₁，S₂，...，S_n；

其次，在每两个区域的灰度值差异处设置全阈值：T₀，T₁，T₂，...，T_n-1；且T₀＜T₁＜T₂…＜T_n-1；

最后，根据n个全阈值对预处理后的图像数据进行分割处理：

其中，f(i，j)为图像数据中的像素灰度值；g(i，j)为分割处理后的图像数据中的像素输出数据；g₀，g₁，g₂，...，g_n分别为各区域对应的像素输出数据。

5.根据权利要求1所述的基于3D打印的可渗透岩体的制备方法，其特征在于，所述选择部分喉道进行关闭处理，得到关闭通道，其具体为：选择直径小于10μm且长度小于100μm的喉道进行两端封闭，得到关闭通道。

6.根据权利要求1所述的基于3D打印的可渗透岩体的制备方法，其特征在于，采用Raycasting算法构建含有贯通孔喉、节理和关闭通道的岩体三维结构，并将其存储为以STL数据格式。

7.根据权利要求1所述的基于3D打印的可渗透岩体的制备方法，其特征在于，所述选取打印材料具体为：选择覆膜河砂作为打印基材，覆膜石膏粉作为节理打印材料，水溶性树脂作为喉道打印材料，网格支撑材料作为关闭通道打印材料。