基于3D打印技术的岩体复杂结构与应力场的可视化方法

被引：65

作者：

鞠杨 ^{[1
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谢和平 ^{[3
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郑泽民 ^{[4
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卢晋波 ^{[4
]}

毛灵涛 ^{[1
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高峰 ^{[2
]}

彭瑞东 ^{[1
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机构：

[1] 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室

[2] 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室

[3] 四川大学水力水电学院

[4] 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院

来源：

科学通报 | 2014年 / 32期

基金：

国家杰出青年科学基金;

关键词：

裂隙岩体; 3D打印; 裂隙结构模型; 应力场; 可视化;

D O I：

暂无

中图分类号：

TP334.8 [打印装置];

学科分类号：

081201 ;

摘要：

准确表征与直观显示岩体复杂的内部结构与应力场是解决诸多地下工程问题的基础和关键.本文运用CT成像、三维重构和3D打印技术制备了包含复杂裂隙的天然煤岩模型,借助三维应力冻结和光弹技术,直观定量地显示了单轴压缩载荷作用下复杂裂隙煤岩内部的应力场分布特征.研究表明:通过3D打印技术制备的煤岩模型具有与天然煤岩一致的裂隙结构特征;3D模型的单轴抗压强度、弹性模量和泊松比等力学性能指标接近于天然裂隙煤岩;在不连续裂隙周边的高应力分布区域以及应力级差等方面,3D模型的实验结果与数值模拟结果具有较好的一致性;该方法能够直观定量地显示不连续不规则裂隙对煤岩的强度、变形以及应力集中区的影响.3D模型打印与应力冻结技术相结合为实现地下岩体内部复杂结构与三维应力场分布的定量表征与可视化,以及印证数值模拟结果提供了新途径.

引用

页码：3109 / 3119

页数：11

共 53 条

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