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岩体结构面对岩体的力学性质有重要影响,而结构面的剪切强度又是其最重要的力学性质之一。大量研究表明,结构面剪切力学性质存在尺寸效应特征。但由于岩石力学试验的不可重复性,故在室内开展岩石结构面抗剪切强度尺寸效应试验存在很大的困难。为此,本文采用三维扫描技术与3D打印技术制备结构面模具,采用结构面模具制相同形貌批量结构面试件,并对试件进行室内试验。与此同时,进一步开展PFC2D节理剪切数值试验,分析岩石结构面抗剪切强度及尺寸效应的规律及影响因素。首先使用三维(SHINING 3D)白光扫描仪扫描原岩结构面获取结构面形貌数据,以此为基础,采用3D打印机技术制作了五种不同尺寸结构面模具(50mm~2、75mm~2、100mm~2、125mm~2、150mm~2),并在自制钢模中浇筑制作结构面试件。然后对于每一尺寸结构面试件,分别在四级法向力下进行剪切试验,并通过拟合计算获得了不同尺寸试件剪切力学参数。最后,为弥补室内无法实现低法向力下剪切力学试验的不足,选取了三条Bardon典型节理轮廓线,开展了三种不同类型、不同尺寸的结构面PFC数值剪切力学试验。结果表明:(1)三维扫描和3D打印技术是精准实现室内结构面剪切强度试验及尺寸效应试验的有效方法。(2)试件剪切过程可分为四个阶段,分别为初始阶段、剪损阶段、峰值阶段、峰后阶段。(3)同一尺寸试件,随着法向应力的增加,其抗剪切强度也在增加。(4)在同一法向应力下,随着试件尺寸的增长,其峰值趋势均呈现先增加后减小的现象,并通过计算,认为造成尺寸效应的主要原因为结构面的粗糙度。(5)通过Bardon三种不同类型典型节理轮廓线剪切数值试验可知,对于Ⅰ型、Ⅱ型结构面,其峰值剪切强度随尺寸增加,均先呈现正尺寸效应,而后为负尺寸效应;对于Ⅲ型结构面,其峰值剪切强度随尺寸增加,先呈现正尺寸效应,而后为负尺寸效应,并逐步趋于平稳。结构面类型不同,正负尺寸效应分界点对应尺寸不同。相同法向力下,相应尺寸粗糙度小的结构面峰值剪切强度均小于粗糙度大的结构面;这一点也说明低法向力下,粗糙度是影响结构面峰值剪切强度的主要因素。