[发明专利]一种含粗糙裂隙网络的可视化岩石模型的制作方法

权利要求书

1.一种含粗糙裂隙网络的可视化岩石模型的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

制备岩石模型的框架：

制备顶部开口的框架模具，并设计三维裂隙网络在框架模具中的定位，根据定位在框架模具中制作三维裂隙网络的定位孔，得到岩石模型的框架；

制备三维裂隙网络模型：

拟合并建立三维裂隙网络的几何模型，依据几何模型生成三维裂隙网络的3D数字模型，基于3D数字模型并以水溶性高分子材料为基材，通过3D打印完成三维裂隙网络的制作，得到三维裂隙网络模型；

三维裂隙网络模型的定位：

对与岩石模型的框架边界相交的三维裂隙网络模型进行固定，采用牵线法让细线顺次穿过岩石模型的框架的定位孔及位于岩石模型的框架内的三维裂隙网络模型，完成三维裂隙网络模型的定位，得到岩石模型框架模具；

岩石模型的成型：

以透明不饱和树脂体系浇铸岩石模型框架模具，浇铸完成后，经固化、脱模、养护，得到岩石模型；

裂隙网络的生成：

将岩石模型置于水中，待由水溶性高分子材料制作的三维裂隙网络模型在水中完全溶解，得到可视化岩石模型。

2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述制备三维裂隙网络模型的具体方法如下：

S1、三维裂隙网络的几何模型建立：采用蒙特卡洛法随机生成3D DFN模型，三维裂隙网络的几何模型分布信息包括模型尺寸、裂隙中心位置、倾向和倾角、裂隙密度、幂指数、裂隙长度、裂隙开度、开度均方差，上述信息根据模拟情况自行设定，其中裂隙中心位置、倾向和倾角均服从随机分布，利用幂律分布对裂隙长度进行拟合；利用截断的高斯分布对裂隙开度进行拟合，得到具有非均匀裂隙开度的3D DFN模型，即三维裂隙网络的几何模型；

S2、三维裂隙网络的3D数字模型生成：根据三维裂隙网络的几何模型，对其每条裂隙定义局部坐标系，赋予裂隙内每个三角形网格节点不同的张开度，最终形成三维裂隙网络的3D数字模型；

S3、3D打印制作三维裂隙网络：以水溶性高分子材料为基材，依据三维裂隙网络的3D数字模型，通过3D打印完成制作，得到三维裂隙网络模型。

3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述张开度的最小值为0.1mm；所述步骤S3中，所述3D打印的打印方式为FDM溶积成型。

4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于：所述三维裂隙网络模型的定位中，所述三维裂隙网络模型中包括贯通裂隙及非贯通裂隙；所述细线为柔软的透明碳氟细线。

5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于：所述岩石模型的成型中，所述透明不饱和树脂体系的组分包括不饱和树脂、固化剂、促进剂及消泡剂，各组分间的质量比依次为100：0.6～1：0.4～0.8：0.4～0.6；所述不饱和树脂为K39树脂或449树脂，固化剂为过氧化甲乙酮，促进剂为异辛酸钴，消泡剂为有机硅消泡剂。

6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于：所述透明不饱和树脂体系还包括石英砂颗粒，此时不饱和树脂、固化剂、促进剂、消泡剂及石英砂颗粒的质量比依次为100：0.6～1：0.4～0.8：0.4～0.6：1～10；所述石英砂颗粒的粒径为0.5～2mm。

7.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于：所述岩石模型的成型中，为方便脱模的顺利进行，浇铸前在透明不饱和树脂体系与岩石模型框架模具的接触面涂抹脱模剂；所述浇铸的过程中，通过导棒引流的方式使透明不饱和树脂体系流入岩石模型框架模具中，以避免气泡的产生，此外，可采用分层浇铸的方式避免浇铸不到位；所述固化的温度为20～25℃，固化时间为10～12h；所述养护的温度为20～25℃，养护时间为10～20min。

8.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述裂隙网络的生成具体方法如下：将岩石模型置于水中，注水量需没过岩石模型顶部100～200mm，浸泡至三维裂隙网络模型在水中完全溶解，干燥后得到可视化岩石模型。