基于3D打印技术的柱状节理岩体试样力学特性试验研究

为了研究柱状节理岩体各向异性力学特征，基于白鹤滩水电站坝基柱状节理岩体的几何形态，引入一种可溶于水的聚乙烯醇（polyvinyl alcohol，简称PVA）材料，通过3D打印技术建立具有不同倾角的柱状节理网络结构，采用水泥砂浆作为类岩石材料制备柱状节理岩体试样。通过开展室内单轴压缩试验，分析了柱状节理岩体试样在单轴压缩应力下的各向异性力学特征。结果表明：柱状节理岩体的各向异性特征依赖于节理的倾角。柱状节理岩体的峰值强度和模量随着节理倾角的增加均呈现出近似U型曲线；试样主要产生垂直于柱体轴向的张拉裂隙、沿节理面的剪切裂隙和平行于柱体轴向的拉伸裂隙。通过力学各向异性评估发现峰值强度和残余强度各向异性程度为0.68和0.52，弹性模量和变形模量的各向异性程度为0.61和0.63。研究成果为柱状节理岩体的各向异性力学特性研究提供参考。