3D打印模拟岩体结构面各向异性剪切力学研究

"该论文研究了3D打印技术在模拟岩体结构面并探究其各向异性剪切力学行为的应用。通过三维激光扫描技术重现天然结构面的特征，并使用3D打印制造出模拟试样，进行不同法向应力下的剪切实验。实验结果显示，结构面在剪切过程中的表现具有显著的各向异性，这主要反映在峰值剪切强度、剪切位移以及抗剪强度参数上。此外，在低法向应力情况下，峰值剪切强度的各向异性与法向应力的关系并不简单单调。" 这篇研究论文深入探讨了岩体结构面的力学特性，特别是在剪切力作用下的行为。岩体结构面的形貌特征对其力学行为有着至关重要的影响，而这些特征的各向异性与剪切力学的各向异性之间存在紧密关联。研究采用了先进的3D打印技术和三维激光扫描技术，这两项技术的结合使得研究人员能够精确地模拟天然结构面，并制造出具有真实形貌特征的试验样品。 实验部分，研究人员使用水泥砂浆制作了尺寸为100mm×100mm×150mm的含结构面试样，并对它们在不同法向应力状态下进行了剪切测试。实验揭示了结构面剪切行为的显著各向异性，这意味着结构面对剪切力的响应在不同方向上存在明显差异。这一特性不仅体现在峰值剪切强度的变化上，还表现在剪切位移和抗剪强度参数的差异上，这些参数是评估结构面稳定性的重要指标。 特别指出的是，在低法向应力条件下，结构面的峰值剪切强度各向异性并未随着法向应力的增加而单调变化，这为理解岩体结构面在复杂应力状态下的响应提供了新的视角。这一发现对于工程地质学和岩土工程领域具有重要意义，因为它可以帮助工程师更准确地预测和控制结构面在实际工程中的行为，从而提高工程的安全性和稳定性。 此外，本研究的创新方法——结合3D打印和三维激光扫描技术，为未来类似的研究提供了一种新的实验手段，有助于进一步理解和模拟岩石结构面的复杂力学特性。这样的技术进步对于提升地质灾害风险评估的精度，以及在矿山开采、隧道建设等工程实践中避免和减轻结构面破坏的影响，都具有深远的科学价值和实践意义。