2025年 04期

摘要(Abstract)：

为了研究柱状节理岩体在单轴压缩荷载作用下的各向异性，采用聚乙烯醇作为耗材，利用三维打印制备具有不同节理倾角的柱状节理网络，并采用石膏净浆一次浇筑成型施工技术制备柱状节理岩体类岩石试样，通过单轴压缩试验分析所制得试样的各向异性。结果表明：随着节理倾角的增大，试样的单轴抗压强度呈现先增后减再急剧增大的趋势，并在节理倾角为0°、 60°时取得极小值，而弹性模量呈现先减后增的趋势；试样的单轴抗压强度、弹性模量的各向异性比分别为37.65、 314;节理倾角为15°、 90°时的试样脆性破坏特征显著，节理倾角为75°时的试样表现出明显的延性破坏特征；试样在节理倾角小于45°时主要发生垂直于柱体轴向的剪切破坏，在节理倾角为45°～75°时主要发生沿柱体轴向的剪切破坏，在节理倾角为90°时主要发生柱体破坏与节理面张拉破坏；节理面的刚度对柱状节理岩体的各向异性有显著影响，在采用类岩石材料研究柱状节理岩体的力学性能时，应考虑节理面制备方法对柱状节理岩体类岩石试样各向异性的影响。

关键词(KeyWords)：岩体力学;各向异性;三维打印;柱状节理岩体;能量演化;破坏模式

基金项目(Foundation):国家重点研发计划项目(2021YFC2902103);; 山东省自然科学基金项目(ZR2021ZD36)

作者(Author): 张俊艇,冯健鹏,周慧颖,刘殿鹏

DOI:10.13349/j.cnki.jdxbn.20250526.001

参考文献(References)：

[1] 吴俊宇，谢东谊，朱珍德，等.含预制裂纹的大理岩细观损伤试验研究[J].济南大学学报(自然科学版),2021,35(6):5984.

[2] 肖东坤，高振秋，李聪聪.断续节理岩体尺寸效应的数值模拟研究[J].济南大学学报(自然科学版),2015,29(6):444.

[3] 张宜虎，周火明，钟作武，等.YXSW-12现场岩体真三轴试验系统及其应用[J].岩石力学与工程学报，2011,30(11):2312.

[4] 石安池，唐鸣发，周其健.金沙江白鹤滩水电站柱状节理玄武岩岩体变形特性研究[J].岩石力学与工程学报，2008,27(10):2079.

[5] 倪卫达，石安池.白鹤滩水电站柱状节理玄武岩卸荷损伤数值试验研究[J].长江科学院院报，2017,34(10):85.

[6] JI H,ZHANG J C,XU W Y,et al.Experimental investigation of the anisotropic mechanical properties of a columnar jointed rock mass:observations from laboratory-based physical modelling[J].Rock Mechanics and Rock Engineering,2017,50(7):1923.

[7] ZHU Z D,LU W B,HE Y X,et al.Experimental study on the strength failure characteristics of columnar jointed rock masses under three-dimensional stress[J].KSCE Journal of Civil Engineering,2021,25(7):2411.

[8] 刘攀，林志南，马戎荣，等.节理倾角对类岩石试样力学特性影响试验研究[J].三峡大学学报(自然科学版),2017,39(5):45.

[9] ZHANG T,XU W Y,WANG H L,et al.Experimental investigations on short-term and creep anisotropic mechanical behavior of artificial columnar jointed rock masses[J].Rock Mechanics and Rock Engineering,2022,55(9):5393.

[10] ZHANG T,XU W Y,WANG H L,et al.Anisotropic mechan-ical behaviour of columnar jointed rock masses subjected to cyclic loading:an experimental investigation[J].International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences,2021,148:104954.

[11] 肖维民，黄巍，丁蜜，等.基于3D打印技术的模拟柱状节理岩体试样制备方法[J].岩土工程学报，2018,40(增刊2):259.

[12] 黄巍，肖维民，田梦婷，等.不规则柱状节理岩体力学特性模型试验研究[J].岩土力学，2020,41(7):2349.

[13] 肖维民，黄巍，韩俊成，等.不规则柱状节理岩体一次成型制备方法试验研究[J].岩土工程学报，2020,42(增刊2):106.

[14] 肖维民，韩俊成，田梦婷，等.不规则柱状节理岩体常规三轴压缩力学各向异性试验研究[J].岩石力学与工程学报，2023,42(增刊1):3131.

[15] QUE X C,ZHU Z D,ZHOU L M,et al.Strength and failure characteristics of an irregular columnar jointed rock mass under polyaxial stress conditions[J].Rock Mechanics and Rock Engineering,2022,55(11):7223.

[16] QUE X C,ZHU Z D,HE Y X,et al.Strength and deformation characteristics of irregular columnar jointed rock mass:a combined experimental and theoretical study[J].Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering,2023,15(2):429.

[17] 朱姝，阙相成，朱珍德，等.考虑截面规则性的柱状节理岩体变形及强度特性研究[J].岩土力学，2024,45(1):213.

[18] 张涛，徐卫亚，孟庆祥，等.基于3D打印技术的柱状节理岩体试样力学特性试验研究[J].岩土力学，2022,43(增刊2):252.

[19] 郝宪杰，冯夏庭，江权，等.基于电镜扫描实验的柱状节理隧洞卸荷破坏机制研究[J].岩石力学与工程学报，2013,32(8):1648.

[20] 谢和平，鞠杨，黎立云.基于能量耗散与释放原理的岩石强度与整体破坏准则[J].岩石力学与工程学报，2005,24(17):3004.

[21] HUCKA V,DAS B.Brittleness determination of rocks by different methods[J].International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts,1974,11(10):390.