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3D打印在岩体研究中的探索与挑战

更新时间: 2024-10-23 09:47:26  查看次数: 21    
熊祖强等人用塑料当原材料打印出包含岩体自然结构面的模具,再把类岩石材料浇筑在模具里,完成结构面的仿真制作。鞠杨等人借助 3D 打印技术,选用多种光聚物材料制作出天然裂隙煤岩体的三维物理模型,还开展了应力冻结试验来研究煤岩体内部的应力分布情况。这些开展的研究能反映和还原岩石材料内部的复杂结构,但是他们选的打印材料是塑性材料,所以得到的模型和天然岩石的力学特性有很大差异。
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Jiang Chao 等人在试验研究后指出,制备 3D 打印岩石试样应该选用和天然岩石材料接近的硬脆性材料,所以他们放弃了聚乳酸材料,选用石膏材料。他们发现用石膏材料制备的 3D 打印岩石试样有和天然岩样一样的破裂模式。
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Jiang Quan 等人用粉末性石膏当原材料制作出含有预制裂隙和孔洞的物理模型,通过开展单轴压缩试验研究它的力学特性,也发现它的破坏特征和裂隙扩展过程跟岩石材料一样。华敏杰用石膏粉末和光敏树脂当原材料制备了 3D 打印岩体试样,发现这两种材料不能很好地模拟类岩石材料的抗压特性,但是光敏树脂制备的岩体试样能较好地模拟类岩石材料的渗透特性。王本鑫研究了非贯通节理 3D 打印试件的破裂规律后也觉得 3D 打印试件可以用于类岩石的力学研究。但是上面这些研究都是在室温下进行的,和很多实际工程环境不一样。要让 3D 打印技术在岩土工程领域发挥更大的价值,保证用 3D 打印试样具备高度一致结构特征的优势来研究天然岩体的可靠性与有效性,就必须考虑 3D 打印岩体试样在高温环境作用下的各项力学性能。有一些学者在制备 3D 打印岩体试样的时候发现,固化温度对 3D 打印岩体试样的力学性质有很明显的影响。Bauyrzhan Primkulov 在以糠醇树脂基作为打印基材制备 3D 打印类岩体的时候发现,改变糠醇树脂基的固化温度和固化时间会对 3D 打印类岩体的各项性能产生明显的影响。