[发明专利]基于CT扫描及3D打印制作含裂隙柱状岩体模型的方法

摘要

本发明公开了一种基于CT扫描及3D打印制作含裂隙柱状岩体模型的方法，该方法从裂隙对岩体力学性能影响的角度出发，制作出了与天然岩体内部结构一致且含有裂隙的柱状岩体模型。将CT扫描的图像进行重建后，应用三维图像处理软件的三维蒙板编辑功能制作裂隙，然后应用3D打印技术得到含裂隙的柱状岩体模型，应用于岩石力学性能研究中。可以根据不同的实验要求，精确地制作出不同尺寸和倾角的裂隙，为研究含裂隙岩体的力学性能提供了新的途径。

主权项

一种基于CT扫描及3D打印制作含裂隙柱状岩体模型的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)利用CT机对柱状岩体试样进行扫描，得到试样的扫描图像；2)将步骤1)中得到的图像以DICOM的格式导出，作为扫描数据；3)将步骤2)中得到的数据输入MIMICS软件中，对图像进行分割处理，再生成岩体的三维数字模型，利用程序进行三维蒙板编辑生成一个三维裂隙蒙版并在模型中剔除该蒙版，得到岩体不同尺寸和倾角的裂隙，进行3D计算得到含裂隙柱状岩体的三维模型，并以STL的格式导出；所述的对图像进行分割处理是区分出柱状试样内部的高密度区和低密度区，还原出天然柱状岩体的内部结构；所述岩体模型的裂隙制作时，采用三维蒙板编辑处理，进行设定裂隙蒙板的形状、长宽和倾角后，再在模型中将裂隙蒙板剔除，按不同的实验要求预制出不同尺寸和倾角的裂隙；4)选择含裂隙岩体模型制作需要的粉末状原材料，包括砂粉末材料、裂隙粉末材料和胶结材料；5)将步骤3)中得到的STL文件导入到3D打印机中，利用3D打印机和三维印刷(3DP)工艺进行含裂隙柱状岩体模型的制作；所述低密度区的处理方法是：在3D打印含裂隙柱状岩体试样时，在低密度区域部分进行铺粉但不进行粘接，然后将这些粉末封固在柱状岩体模型内部，以此来模拟天然柱状岩体内部密度较低的区域；步骤5)中的3D打印机和3DP工艺进行含裂隙柱状岩体模型的制作具体方法包括：铺粉辊将送粉缸中的砂粉末材料或裂隙粉末材料均匀地铺在工作活塞上，打印机的喷头将胶结材料按照计算机预定的截面形状喷洒在粉末上进行粘接，然后成型缸下降一个层厚，铺粉辊开始再一次铺粉，再进行粘结，重复上述过程直至整个含裂隙柱状岩体模型制作完成。6)含裂隙柱状岩体模型制作完成后，进行后期处理，即得到含裂隙的柱状岩体三维模型。