岩体一般是由若干结构弱面(断层、节理、裂隙等)切割而成的多裂隙体，而节理、裂隙的起裂、扩展直至最后的贯通，往往是岩体失稳的主要原因之一，因此，含裂隙岩体的力学性质一直是研究的热点问题。
由于自然裂隙岩体结构十分复杂且具有各向异性等特征，对于含裂隙岩体的研究多通过人工预制裂隙的手段。含裂隙试样的制作主要分两类：一类是利用工具(如铣刀、线锯、高压水射流等)在岩石试块上直接开凿预制裂隙，但是由于这些工具开凿能力的限制，以及岩石因内部复杂的微观结构所造成其力学性质的差异性，往往导致试验数据具有较大的离散型；另一类是通过岩石类相似材料(石膏、混凝土等)，直接浇筑含预制裂纹的试样，该方法一定程度上克服了试样本身的离散性，但是仍然不可避免因浇筑过程中人工带来的误差。
来自中科院武汉岩土力学研究所的江权博士和东北大学的宋磊博考虑到3D 打印(3D Printing，3DP)技术可以便捷地制作含复杂结构的三维实体，将3DP 技术引入到岩体/岩石力学试验的研究中。
3DP 技术在岩体力学与工程中的应用
研究以粉末性石膏为打印材料制作了含内部多孔洞结构和预制裂隙结构的模型试样，力学试验表明，这2 种打印试样的变形特征、破坏特征、强度特征以及裂隙扩展过程与岩石类材料较为一致；利用粉末性石膏和PLA材料为打印材料，制作出了含单断层和含锚杆衬砌支护工程的隧道物理模型，试验证明了断层的存在降低了隧道的稳定性，而锚杆衬砌支护系统可以有效地提高洞室的承载能力，而且3DP 隧道模型的变形破坏过程与其他岩石类材料的物理模型试验结果和工程现场观测现象较为一致。
研究进一步将3D 光学面扫描技术和3DP 技术相结合建立一种含自然节理面模型的制作方法，试验测试表明该方法能够较好地复制出节理面的形貌特征，并且试样的剪切力学性质和破坏特征具有很好的稳定性和一致性。
最后，研究人员指出若想将3D 打印技术真正成熟地大范围运用到岩石/岩体力学的研究中，还需要解决打印材料、打印尺寸、打印功能、打印模型致密度的限制等问题。
这项研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、湖北省杰出青年基金的资金支持。
