昆明理工張科教授團隊：裂隙巖體3D打印及非接觸式破裂識別 重要研究進展

來源：昆明理工大學(xué)

昆明理工大學(xué)電力工程學(xué)院張科教授團隊在裂隙巖體3D打印及非接觸式破裂識別研究方面取得系列重要進展，日前，相關(guān)研究成果分別發(fā)表在Materials & Design、Journal of Materials Research and Technology、Theoretical and Applied Fracture Mechanics上。

發(fā)表在Materials & Design上的論文共計2篇，其中，A novel DIC-based methodology for crack identification in a jointed rock mass一文第一作者為張科教授，建筑工程學(xué)院博士研究生張凱為通訊作者；

Quantitative investigation of the cracking mechanism of 3D sand-printed rock containing a fold flaw一文，張科教授為通訊作者。

1篇文章發(fā)表在Journal of Materials Research and Technology上，題為An improved sand 3D printing method for better reproduction of high-strength and high-brittleness rock mechanical properties is proposed，張科教授為通訊作者，建筑工程學(xué)院博士研究生張凱為第一作者。

2篇論文發(fā)表在Theoretical and Applied Fracture Mechanics上，一篇題為Quantitative description of fracture behavior and mechanical anisotropy of fractured rock mass: Sand 3D printing and DIC explorations，一篇題為Experimental study on the size effect and anisotropy in mechanical properties of fractured rock mass based on 3D printing，兩篇論文張科教授均為通訊作者，電力工程學(xué)院博士研究生李娜為第一作者。

地球巖石經(jīng)歷了億萬年的地質(zhì)演變，內(nèi)部不可避免地發(fā)育有大量的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面，對巖石力學(xué)行為特征產(chǎn)生了直接影響，且關(guān)系到能源、水電、資源、交通、市政、海洋等眾多領(lǐng)域中重大巖體工程的穩(wěn)定性。由于巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)面分布的復(fù)雜性，在開展室內(nèi)試驗時難以制備出差異性小、具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的試樣，使得試驗結(jié)果難以準(zhǔn)確反映和應(yīng)用于工程實際。

3D打印技術(shù)在精確復(fù)制復(fù)雜結(jié)構(gòu)模型上的突出優(yōu)勢為解決上述難題提供了一種可行的思路和方法。張科教授研究團隊提出了基于3D砂型打印技術(shù)的裂隙巖體制備方法以及增強增脆的新方法，首次從物理試驗角度探究了裂隙巖體力學(xué)特性的尺寸效應(yīng)和各向異性。此外，研究團隊還進一步解譯了數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)監(jiān)測所得的全場變形數(shù)據(jù)，提出了基于位移矢量和變形場有效方差分異速率的裂紋類型非接觸式識別方法。團隊研究成果為重大巖體工程三維模型試驗及監(jiān)測預(yù)警提供了新視角。

昆明理工大學(xué)為上述成果的第一完成單位或第一通訊作者單位，相關(guān)研究得到國家自然科學(xué)基金、云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計劃優(yōu)秀青年項目等項目的資助。

論文鏈接地址：

Materials & Design：

https://doi.org/10.1016/j.matdes.2023.111944

https://doi.org/10.1016/j.matdes.2023.112523

Journal of Materials Research and Technology：

https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.08.204

Theoretical and Applied Fracture Mechanics：

https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2023.104065

https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2023.104224