近日，我院防灾减灾与水工程安全研究所刘享华博士在3D打印岩石力学特性研究方面取得重要进展，相关研究成果以“Quantitative investigation of the cracking mechanism of 3D sand-printed rock containing a fold flaw”（含折线型裂隙3D砂型打印类岩石破裂机制定量研究）为题，发表于材料学领域权威期刊《Materials & Design》（中科院一区TOP期刊，影响因子：8.40，CiteScore排名：19/631）。

江西省水利科学院为该成果第一完成单位，防灾减灾与水工程安全研究所刘享华博士为本文第一作者。本研究受到国家自然科学基金、云南省应用基础研究计划项目和江西省自然科学基金的联合资助。

基础设施建设是拉动我国经济高质量发展的重要引擎，而岩体工程是国家基础设施建设的重要组成部分，涉及水利、土木、资源和交通工程等众多领域。岩体的力学特性受控于其内部赋存着的地质结构面，表现出复杂的非均质性、非连续性、各向异性和非弹性。如何更准确地描述工程岩体的力学特性及断裂行为，成为目前亟待解决的关键科学问题。由于天然岩石的复杂性及传统试件制备方法的局限性，以往研究通常将自然裂隙简化为直线型，这与实际工程偏差较大，也就意味着无法准确地评估自然裂隙的影响效应。

基于此，该研究充分利用3D打印技术在复杂结构高精度、可重复性制造中的突出优势，探究和验证了3D打印材料模拟天然岩石的可行性。首次制作出含折线型裂隙3D砂型打印试件，并结合数字图像相关方法和扩展有限元，从力学性能、破坏模式、应力分布和应变分布等多视角，系统分析了折线型裂隙几何特性对岩体力学响应的影响效应。另外，该研究进一步破译了数字图像相关方法监测数据，采用时空数据特征提取和位移矢量求解方法，创新性地揭示了直线型裂隙和折线型裂隙裂纹起裂模式、位置的差异；深入挖掘了3D打印和数字图像相关技术在岩石力学和工程研究中的应用潜力。

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