通常采用使用X射线的CT设备对岩体进行扫描分析,工作原理如下:CT机将X射线投射到岩体试样并穿透,之后会在后方探测器上形成投影,通过试样绕中心轴的360°旋转,探测器将接受到来自不同角度的二维投影图,然后用数学方法重建样品的三维结构[1-2]。
由于试样密度影响了X射线的穿透程度,因此CT扫描图的灰度能判断出试样密度:CT扫描图颜色越浅,X射线穿透程度越低,密度越大;CT扫描图颜色越深,X射线穿透程度高,密度越小。在获取密度分布信息后,即能对岩体的物质组成和结构进行分析,例如图2为在陕西省神木县采得的天然砂岩的CT扫描图,由图可看出,扫描图里存在一些颜色较深的部位,这些部位密度低,即为天然砂岩的薄弱部位,即这些部位存在节理层、孔隙等薄弱结构[4]。天然岩体进行CT扫描后,计算机利用数学方法,对天然岩体进行三维重构,图3为上述天然砂岩的三维重构图,在得到三维重构图后,即能进行下一步岩体3D打印环节。