【技术实现步骤摘要】
本申请涉及岩体试样制备，具体涉及一种基于3d打印的岩体模型制作方法。
技术介绍
1、在地球科学和土木工程领域，研究岩体的力学特性具有重要意义。岩体内通常充满了各种尺度的缺陷，如微裂纹裂隙、孔隙、节理、层面、断层和岩脉等，这些缺陷构成了复杂的岩体结构，使得岩体表现出非均匀性、不连续性、各向异性和变形非线弹性等特征。了解这些特性有助于更好地进行工程设计和地质灾害预防。
2、为了研究岩体的宏观力学特性，科学家们通常采用理论分析、数值模拟和物理模拟试验等方法。物理模拟试验尤为重要，因为它能够通过使用相似材料来再现实际岩体的结构和特性。这种方法基于相似原理，即在保持一定比例关系的前提下，通过用类岩石材料复制原岩的结构和属性，从而可以全面、真实地模拟岩体与工程结构的力学行为及其相互作用关系。
3、现有的传统物理模拟方法主要通过不同类型的骨料和胶结材料配合比，通过混合搅拌、振捣密实、凝固成型等一系列操作步骤，制备成类岩石材料。这些制作方法已经被广泛应用于各种工程模型材料的制备中，例如水电站边坡坝体、地下储库洞室群以及地下工程开采巷道等。但是这些方法存在显著的缺陷和局限性：1.自动化程度低；2.制备过程耗时费力，程序繁琐；3.依赖人工经验和水平，制备样品的均匀性和精度较差，4.关键的是无法复现出天然岩体的空间变异性、不连续性、不均匀性和复杂的结构面及其内部的天然缺陷。现有专利方法中《一种3d打印类岩石材料相似性优化方法》，提出了一种高效优化的类岩石材料制备方法，但仅仅基于制备实验室条件下三轴试样，虽然精度较高但模拟尺度较
技术实现思路
1、本申请提供一种基于3d打印的岩体模型制作方法，通过对勘察数据进行变异性分析，并建立与实际岩体接近的岩体三维模型，基于岩体三维模型进行岩体模型的打印，能够较为准确的描述岩体的内部结构面。
2、本申请通过下述技术方案实现：
3、一种基于3d打印的岩体模型制作方法，包括以下内容：
4、获取岩体勘察钻孔数据；
5、提取岩体的物理力学参数并获得物理力学参数在空间坐标下的变异性参数；
6、基于物理力学参数在空间坐标下的变异性参数建立物理力学参数自相关性模型；
7、基于物理力学参数自相关性模型，采用蒙特卡洛随机生成法构建岩体三维模型；
8、基于岩体三维模型获得数值化解析参数、物理属性参数；
9、基于数值化解析参数、物理属性参数配置打印材料并进行岩体模型的打印。
10、本申请提供的基于3d打印的岩体模型制作方法，通过对岩体物理力学参数进行变异性分析，结合勘察钻孔数据，能够构建与实体岩体接近的岩体三维模型，再通过对岩体三维模型进行分析以获得数值化解析参数、物理属性参数，基于数值化解析参数、物理属性参数进行岩体模型的打印，打印出的岩体模型精度较高，且打印出的岩体模型具有较为准确的内部结构面，为未来的工程实践提供了更加可靠的技术保障，同时还可以复现实际地质工程中的变异性岩体真实应力环境，为工程勘察设计提供相应的参考。
11、在一些可选的实施例中，所述物理力学参数包括岩体强度、岩体弹性模量、岩体孔隙度。
12、在一些可选的实施例中，所述变异性参数包括岩体强度参数、弹性模量在三维空间下的水平波动范围和竖向波动范围。
13、在一些可选的实施例中，所述变异性参数还包括岩体强度参数、弹性模量在三维空间下的竖向相关距离和水平相关距离。
14、在一些可选的实施例中，采用蒙特卡洛随机生成法构建岩体三维模型时包括以下内容：
15、基于变异性参数构建岩体深度的波动函数；
16、根据岩体深度的波动函数以及与岩体深度对应的物理力学参数获得岩体深度的趋势函数；
17、获取各个岩体深度对应的变异系数；
18、基于趋势函数、变异系数以及岩体深度对应的变异性参数构建岩体三维模型。
19、在一些可选的实施例中，根据岩体深度的波动函数以及与岩体深度对应的物理力学参数获得岩体深度的趋势函数时采用以下模型：
20、ξ(z)＝ω(z)+μ(z)；
21、其中，ξ(z)为岩体的物理力学参数，μ(z)为趋势函数，ω9z)为波动函数，z为岩体深度。
22、在一些可选的实施例中，采用蒙特卡洛随机生成法构建岩体三维模型时还包括以下内容：
23、提取岩体的结构参数并获得结构参数在三维空间下的变异性参数；
24、基于结构参数在三维空间下的变异性参数建立结构参数自相关性模型；
25、基于物理力学参数自相关性模型、结构参数自相关性模型，采用蒙特卡洛随机生成法构建岩体三维模型。
26、在一些可选的实施例中，结构参数在三维空间下的变异性参数包括岩体裂隙、节理、片理等在三维空间的等变异性参数。
27、在一些可选的实施例中，基于岩体三维模型获得数值化解析参数、物理属性参数时，岩体三维模型中不连续结构面的物理属性参数处处相等。
28、在一些可选的实施例中，进行岩体模型的打印时通过硅胶填充不连续结构面之间的间隙。
29、本申请与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
30、本申请提供的基于3d打印的岩体模型制作方法，通过对岩体物理力学参数进行变异性分析，结合勘察钻孔数据，能够构建与实体岩体接近的岩体三维模型，再通过对岩体三维模型进行分析以获得数值化解析参数、物理属性参数，基于数值化解析参数、物理属性参数进行岩体模型的打印，打印出的岩体模型精度较高，且打印出的岩体模型具有较为准确的内部结构面，为未来的工程实践提供了更加可靠的技术保障，同时还可以复现实际地质工程中的变异性岩体真实应力环境，为工程勘察设计提供相应的参考。
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1.一种基于3D打印的岩体模型制作方法，其特征在于，包括以下内容：
2.根据权利要求1所述的基于3D打印的岩体模型制作方法，其特征在于，所述物理力学参数包括岩体强度、岩体弹性模量、岩体孔隙度。
3.根据权利要求2所述的基于3D打印的岩体模型制作方法，其特征在于，所述变异性参数包括岩体强度参数、弹性模量在三维空间下的水平波动范围和竖向波动范围。
4.根据权利要求3所述的基于3D打印的岩体模型制作方法，其特征在于，所述变异性参数还包括岩体强度参数、弹性模量在三维空间下的竖向相关距离和水平相关距离。
5.根据权利要求4所述的基于3D打印的岩体模型制作方法，其特征在于，采用蒙特卡洛随机生成法构建岩体三维模型时包括以下内容：
6.根据权利要求5所述的基于3D打印的岩体模型制作方法，其特征在于，根据岩体深度的波动函数以及与岩体深度对应的物理力学参数获得岩体深度的趋势函数时采用以下模型：
7.根据权利要求1所述的基于3D打印的岩体模型制作方法，其特征在于，采用蒙特卡洛随机生成法构建岩体三维模型时还包括以下内容：
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