[发明专利]一种含复杂结构面岩体模型三维应力场的获取方法

权利要求书

1.一种含复杂结构面岩体模型三维应力场的获取方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）通过光弹测试原理，利用四点弯曲试验测定成型材料的应力“冻结”条纹值，确定快速成型材料最佳“冻结”温度；

（2）生成岩体结构面网络系统和岩体CAD模型：利用计算机程序生成岩体结构面网络系统，并根据该虚拟网络系统，生成岩体CAD模型；

（3）岩体模型检查与打印：将岩体CAD模型导入到虚拟打印软件中进行检查，排除结构面精度、结构方面的错误，并选择合适的打印方向，检查完毕后将岩体CAD模型输入到3D打印机中，并利用快速成型材料进行打印；

（4）应力“冻结”：将打印好的岩体模型放入程控变温箱中，并对岩体模型施加单轴或三轴荷载，通过升温和/或降温对岩体内部应力进行“冻结”；

（5）模型切片，测定应力条纹值：将应力“冻结”后的岩体模型进行激光切片，并将每一切片放在光弹测试仪中进行应力条纹值测量；

（6）重建岩体模型应力场：根据步骤（1）中测定的应力“冻结”条纹值，将每一切片的应力条纹值转化为真实条件下的应力值数据，把获取的应力值数据顺序导入绘图软件中，利用内插法重建岩体模型应力场。

2.如权利要求1所述含复杂结构面岩体模型三维应力场的获取方法，其特征在于：所述步骤（1）中快速成型材料采用透明的树脂类光敏材料，所述四点弯曲试验试样尺寸大小为20cm×4cm×0.7cm的扁平六面体，所述温度应为从室温稳定上升到快速成型材料的软化温度。

3.如权利要求1所述含复杂结构面岩体模型三维应力场的获取方法，其特征在于：所述步骤（3）中3D打印机的成型技术为“PolyJet-液体喷印成型技术”。

4.如权利要求1所述含复杂结构面岩体模型三维应力场的获取方法，其特征在于：所述的打印机支撑材料性质设置为“最疏松”级别。

5.如权利要求1所述含复杂结构面岩体模型三维应力场的获取方法，其特征在于：所述步骤（4）中升温的最高温度为步骤（1）确定的快速成型材料的最佳“冻结”温度。

6.如权利要求1所述含复杂结构面岩体模型三维应力场的获取方法，其特征在于：所述步骤（4）中的升温阶段温度梯度不超过15℃/小时，降温阶段温度梯度控制在5℃/小时以下。

7.如权利要求1所述含复杂结构面岩体模型三维应力场的获取方法，其特征在于：所述步骤（5）在水浴环境中用高能激光对岩体模型进行切片，并对切割的表面进行打磨处理，切片厚度不大于3mm。

8.如权利要求1所述含复杂结构面岩体模型三维应力场的获取方法，其特征在于：所述步骤（5）测定应力条纹值时对每一个切片依次进行一次正射、二次斜射。

9.如权利要求8所述含复杂结构面岩体模型三维应力场的获取方法，其特征在于：所述的正射时透射偏振光场中光线角度与切片垂直，所述斜射时的斜射角度为15°-20°。

10.如权利要求1所述含复杂结构面岩体模型三维应力场的获取方法，其特征在于：所述步骤（5）中的切片采用“十字形”切片方式。