柱狀節(jié)理巖體滲透試驗的幾點嘗試，失敗是成功之母

山區(qū)水利水電工程往往選址于性質復雜的節(jié)理巖體地區(qū)，對節(jié)理巖體水力學特性進行可靠的研究，是工程建設、施工與安全性評價的前提和保證。其中白鶴灘水電站項目引起了柱狀節(jié)理巖體各向異性力學行為與非線性滲流行為的重視，有益促進了柱狀機制巖體水力學特性的研究。

筆者設想了兩種柱狀節(jié)理巖體物理模型滲透試驗方法，即：1）用六棱柱鋼筋塊模擬巖塊，充填砂模擬節(jié)理（如圖1(a)所示）；2）用可溶于水的材料制備節(jié)理網絡，澆鑄環(huán)氧樹脂成型節(jié)理巖體物理模型（如圖1(b)所示）。

上述兩類試驗方法經筆者驗證亦存在較大問題，因并未得到具體系統試驗結果，但仍可探究試驗失敗原因，為之后的研究積累經驗。筆者認為：

（1）用六棱柱鋼筋塊模擬巖塊，充填砂模擬節(jié)理可用于假定巖塊不變形，滲透系數改變由節(jié)理開度變化引起的滲流-應力耦合試驗，比較符合節(jié)理巖體離散裂隙網絡模型理論，但如圖1(a)所示很難保證砂在試樣外側的均勻填充，也較難制備非0°傾斜角的試樣。

（2）用可溶于水的材料制備節(jié)理網絡，然后澆鑄環(huán)氧樹脂成型柱狀節(jié)理巖體物理模型方法理論可行，但需要考慮在材料溶解過程中同步換填粉砂以避免豎向或徑向變形過大導致孔隙空間丟失，同時，筆者發(fā)現水溶性材料在經過3D打印機熔解再固化后，其水溶性發(fā)生較大變化，選擇合適的材料及合適的填充密度是物理模型方試樣能否順利溶解的關鍵。

綜上所述，可以反映真實的柱狀節(jié)理巖體在應力環(huán)境變化情況下的滲透試驗方法仍需進一步探索。筆者嘗試的試驗方法各有利弊，也存在進一步改進的地方，期望該文章的展示可以給其他相關研究者以啟迪。同時，在以后的科學研究中應主要集中在尋找可保證均一節(jié)理寬度、孔隙空間不會因材料流失而減小及失效可形成貫通破壞面的試樣制備方法，同時應注意與理論模型的相互結合。

參考文獻：

[1] Lin D, Xu W, Wang H, et al. Experimentalstudy on strength characteristics of columnar jointed rock mass under theseepage[J]. Journal of Hohai University Natural Sciences, 2019, 47(2): 151-155.

[2] 牛學超, 張慶喜, 岳中文. 巖石三軸試驗機的現狀及發(fā)展趨勢[J]. 巖土力學, 2013, 34(02): 600-607.

[3] 肖維民, 夏才初, 鄧榮貴. 巖石節(jié)理應力–滲流耦合試驗系統研究進展[J]. 巖石力學與工程學報, 2014, 33(S2): 3456-3465.

供稿：孔洋（水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院）