[发明专利]一种复杂地质构造下煤岩三维应变场可视化系统及方法

权利要求书

1.一种复杂地质构造下煤岩三维应变场可视化系统，其特征在于：包括应力条件模拟系统和应变监测系统；

所述应力条件模拟系统包括相似模拟实验架(1)、加载系统(2)和圆形滑道(3)；

所述相似模拟实验架(1)包括压力室(101)和两块可视化侧板(102)；所述压力室(101)整体为一个矩形框体；所述矩形框体的两端敞口为可视化侧板(102)封堵；所述压力室(101)和可视化侧板(102)围合出模型安放腔；

所述加载系统(2)包括竖向轴压加载系统和水平应力加载系统；所述竖向轴压加载系统对压力室(101)的顶部和底部加载设定的竖向加载力；所述水平应力加载系统对压力室(101)的左侧加载设定的水平加载力；

所述应变监测系统包括多台多角度高速摄像机；

工作时，竖向轴向加载系统对模型施加不均匀力，模拟复杂地质构造下煤岩体内部三维应变场的时变规律。

2.一种采用权利要求1所述系统的复杂地质构造下煤岩三维应变场可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将透明基料加热融化后与墨水微囊均匀混合，制得3D打印线材；

2)在应力条件模拟系统的模型安放腔中进行地质结构3D打印，得到应变可视化相似模型；

3)利用应力条件模拟系统模拟地层倾角、地质构造及含瓦斯情况；

4)待模型冷却后，对模型施加三维应力；墨水微胶囊在应力作用下破裂，将周围材料与裂隙染色；

5)利用多角度高速摄像机对模型内部微囊破裂染色情况进行记录；

6)追踪微囊破裂后墨点位移，重构监测模型内四维的应变场。

3.根据权利要求2所述的一种复杂地质构造下煤岩三维应变场可视化方法，其特征在于：所述墨水微囊的囊壁采用聚氨酯材料，囊芯采用染色墨水；所述透明基料采用有机硅树脂。

4.根据权利要求2所述的一种复杂地质构造下煤岩三维应变场可视化方法，其特征在于：步骤2)中，相似模型岩层层与层之间采用云母粉进行分层分离。

5.根据权利要求2所述的一种复杂地质构造下煤岩三维应变场可视化方法，其特征在于：步骤3)中，加载系统(2)向模型施加不同的力模拟煤岩所处的复杂地质构造情况。