基于压电智能骨料的3D打印断续节理围岩内部损伤监测

3D打印模型试验是研究复杂地质结构损伤机制的有效手段，3D打印逐层堆积过程中定位压电骨料可有效提高埋设精确度和模型内部损伤监测精度。该文采用3D打印增减材技术制备内部埋设压电骨料的断续节理围岩模型，基于压电骨料与数字图像相关技术(digital image correlation, DIC)监测围岩模型在单轴加载下的破坏过程，研究节理连通率对围岩模型破坏机制的影响规律，验证压电骨料定位围岩模型起裂位置和监测内部裂隙损伤扩展的可行性。结果表明：1)随着节理连通率的增大，围岩模型荷载-位移曲线的峰值强度降低、延性增强，由单峰曲线变为多峰曲线；2)断续节理围岩模型的起裂位置多在临近洞口的节理尖端或顶板和底板的中部，裂纹扩展方向大多沿着节理尖端方向，表现为块体分离破坏；3)预制节理连通率增大会导致同路径的监测信号能量衰减，连通率与信号能量之间表现出抛物线相关性；4)压电骨料监测方法相比于DIC监测等宏观监测方法可以更早一步发现模型内部损伤，并能确定内部损伤的位置。