山区水利水电工程往往选址于性质复杂的节理岩体地区，对节理岩体水力学特性进行可靠的研究，是工程建设、施工与安全性评价的前提和保证。其中白鹤滩水电站项目引起了柱状节理岩体各向异性力学行为与非线性渗流行为的重视，有益促进了柱状机制岩体水力学特性的研究。

笔者设想了两种柱状节理岩体物理模型渗透试验方法，即：1）用六棱柱钢筋块模拟岩块，充填砂模拟节理（如图1(a)所示）；2）用可溶于水的材料制备节理网络，浇铸环氧树脂成型节理岩体物理模型（如图1(b)所示）。

上述两类试验方法经笔者验证亦存在较大问题，因并未得到具体系统试验结果，但仍可探究试验失败原因，为之后的研究积累经验。笔者认为：

（1）用六棱柱钢筋块模拟岩块，充填砂模拟节理可用于假定岩块不变形，渗透系数改变由节理开度变化引起的渗流-应力耦合试验，比较符合节理岩体离散裂隙网络模型理论，但如图1(a)所示很难保证砂在试样外侧的均匀填充，也较难制备非0°倾斜角的试样。

（2）用可溶于水的材料制备节理网络，然后浇铸环氧树脂成型柱状节理岩体物理模型方法理论可行，但需要考虑在材料溶解过程中同步换填粉砂以避免竖向或径向变形过大导致孔隙空间丢失，同时，笔者发现水溶性材料在经过3D打印机熔解再固化后，其水溶性发生较大变化，选择合适的材料及合适的填充密度是物理模型方试样能否顺利溶解的关键。

综上所述，可以反映真实的柱状节理岩体在应力环境变化情况下的渗透试验方法仍需进一步探索。笔者尝试的试验方法各有利弊，也存在进一步改进的地方，期望该文章的展示可以给其他相关研究者以启迪。同时，在以后的科学研究中应主要集中在寻找可保证均一节理宽度、孔隙空间不会因材料流失而减小及失效可形成贯通破坏面的试样制备方法，同时应注意与理论模型的相互结合。

参考文献：

[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] 牛学超, 张庆喜, 岳中文. 岩石三轴试验机的现状及发展趋势[J]. 岩土力学, 2013, 34(02): 600-607.

[3] 肖维民, 夏才初, 邓荣贵. 岩石节理应力–渗流耦合试验系统研究进展[J]. 岩石力学与工程学报, 2014, 33(S2): 3456-3465.

供稿：孔洋（水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院）

来源: NHRI水利岩土