凍融影響下不同巖性巖石物理力學(xué)特性試驗(yàn)研究*

衛(wèi)夢(mèng)希，李慶文，郭紅臣，李 鑫

（北京科技大學(xué)土木與資源工程學(xué)院，北京 100083）

0 引言

在高海拔嚴(yán)寒地區(qū)受晝夜以及季節(jié)氣溫變化的影響，巖體孔隙中的水分反復(fù)地凍結(jié)融化，繼而引發(fā)孔隙、裂紋的擴(kuò)展貫通，造成巖體力學(xué)特性劣化，對(duì)隧道圍巖、巖質(zhì)邊坡等工程巖體的安全與穩(wěn)定造成嚴(yán)重影響，因此研究?jī)鋈谘h(huán)影響下的巖石損傷演化與破壞機(jī)制是十分必要的。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者就凍融循環(huán)對(duì)巖石物理、力學(xué)性質(zhì)的影響已經(jīng)開(kāi)展大量研究工作。張慧梅等[1]在對(duì)紅砂巖和頁(yè)巖開(kāi)展凍融試驗(yàn)后得出3 種凍融劣化模式，即剝落模式、斷裂模式、裂紋模式。徐光苗等[2]研究表明紅砂巖凍融損傷表現(xiàn)為片落模式、頁(yè)巖表現(xiàn)為裂紋模式。Nicholson 等[3]對(duì)砂巖開(kāi)展凍融循環(huán)后指出缺陷、巖石強(qiáng)度、質(zhì)地情況的綜合因素對(duì)劣化影響最大。Park 等[4]通過(guò)CT和SEM觀測(cè)到由于巖石內(nèi)部水的體積膨脹而造成的顆粒脫落、裂紋起裂擴(kuò)展。鄭廣輝等[5]分析層理黃砂巖在凍融過(guò)程中垂直與平行層理試件孔隙率、縱波波速的變化。張淑坤等[6]研究化學(xué)腐蝕、凍融復(fù)合作用下大理巖的能量演化規(guī)律。Liu 等[7]建立不同孔隙率巖石單軸壓縮強(qiáng)度模型，模型考慮凍融下的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)。Zhou 等[8]探究?jī)鋈谘h(huán)條件下砂巖微結(jié)構(gòu)演化對(duì)滲透性的影響。Sun 等[9]研究?jī)鋈谘h(huán)下花崗巖、石灰?guī)r、砂巖的孔隙演化特征。Meng等[10]分析凍融循環(huán)后砂巖的孔隙特征對(duì)壓縮特性的影響。Takarli等[11]在對(duì)飽水花崗巖進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)后指出滲透性和縱波波速都會(huì)下降。高峰等[12]對(duì)2 組不同初始孔隙率砂巖進(jìn)行凍融試驗(yàn)，研究結(jié)果表明借助于孔隙率變化量評(píng)估巖樣的相對(duì)剩余峰值強(qiáng)度是適用的。Davidson 等[13]通過(guò)光彈性方法研究巖石裂隙中冰的壓力。周科平等[14]指出風(fēng)化花崗巖凍融次數(shù)越多，單軸抗壓強(qiáng)度降低幅度越大。吳剛等[15]開(kāi)展的大理巖凍融試驗(yàn)表明縱波波速在凍融后下降，隨著凍融次數(shù)的增加，強(qiáng)度降低明顯。

本文探究不同巖性巖石在凍融循環(huán)作用下物理力學(xué)性質(zhì)的差異化響應(yīng)，包括質(zhì)量變化、單軸壓縮強(qiáng)度、彈性模量、單軸壓縮破壞模式、抗拉強(qiáng)度，同時(shí)分析凍融循環(huán)對(duì)巖石脆性特征的影響。研究結(jié)果可為凍融影響下工程巖體的穩(wěn)定性與安全性評(píng)價(jià)提供參考。

1 試驗(yàn)方案

1.1 巖樣選取與制備

本文選取4 種巖石開(kāi)展相關(guān)試驗(yàn)，包括青砂巖、灰砂巖2 種砂巖，白色大理巖、麻粒巖2 種變質(zhì)巖。2 種砂巖及白色大理巖外觀無(wú)層理，均質(zhì)性較好，麻粒巖存在橫向節(jié)理。青砂巖、灰砂巖、大理巖、麻粒巖的干密度分別為2.37，2.43，2.70，2.72 g/cm3，飽和吸水率分別為5.01%，3.31%，0.11%，0.07%，飽水縱波波速分別為3 546，3 309，5 021，7 143 m/s。根據(jù)《工程巖體試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50266—2013）[16]，采用高度與直徑之比為2 :1 的Φ50 mm×100 mm標(biāo)準(zhǔn)圓柱試件開(kāi)展凍融試驗(yàn)和單軸壓縮試驗(yàn)；采用厚度與直徑之比為1 :2 的Φ50 mm×25 mm巴西圓盤(pán)開(kāi)展凍融試驗(yàn)與抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)。

1.2 主要試驗(yàn)步驟

1）凍融循環(huán)試驗(yàn)

參照《工程巖體試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》 （GB/T 50266—2013）[16]對(duì)2 種砂巖、2 種變質(zhì)巖開(kāi)展凍融試驗(yàn)。主要步驟包括干燥、真空飽水、凍融循環(huán)。首先將試件放入干燥箱，設(shè)置溫度為105 ℃并持續(xù)烘干24 h，干燥完成后，待試件溫度降至室溫時(shí)進(jìn)行稱重，得到干燥試件的質(zhì)量。真空飽水，將干燥試件放入真空桶，使蒸餾水浸沒(méi)試件，在-0.1 MPa壓力下抽氣4 h，而后在真空狀態(tài)下靜置4 h，至此完成飽水，稱取飽水后試件質(zhì)量。凍融循環(huán)試驗(yàn)，將飽水試件裝入密封袋并置于-20 ℃的低溫試驗(yàn)箱中凍結(jié)4 h，隨后把試件放入20 ℃的蒸餾水中融解4 h，以上完成1 個(gè)凍融循環(huán)。為了考慮凍結(jié)過(guò)程中水分散失對(duì)試件的物理力學(xué)參數(shù)的影響，選取青砂巖S-1 作為對(duì)比試件，此試件1～8 循環(huán)裝入密封袋凍結(jié)，9～40 循環(huán)凍結(jié)時(shí)不再密封，其余試件的凍結(jié)環(huán)節(jié)均裝入密封袋，密封凍結(jié)是為了降低水分散失。

2）單軸壓縮試驗(yàn)與抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)

對(duì)完成既定凍融循環(huán)次數(shù)的試件在室溫條件下開(kāi)展力學(xué)試驗(yàn)。單軸壓縮試驗(yàn)采用電液伺服控制試驗(yàn)機(jī)，最大加載力為300 kN。加載方式采用力控制，單軸壓縮試驗(yàn)、抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)加載速率分別為200，100 N/s，單軸壓縮試驗(yàn)是在試件完成凍融循環(huán)后自然風(fēng)干7 d 后進(jìn)行，加載前在試件的2 個(gè)端面涂抹適量凡士林以減小端部摩擦對(duì)試驗(yàn)的影響?？估瓘?qiáng)度試驗(yàn)是在試件完成凍融循環(huán)后直接從水中取出進(jìn)行的。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 凍融過(guò)程中的質(zhì)量變化

應(yīng)用質(zhì)量變化率來(lái)分析各試件的質(zhì)量變化，質(zhì)量變化率的表達(dá)如式（1）所示：

式中：ω為質(zhì)量變化率；ms為試件飽水后的質(zhì)量，g；mn為第n 次凍融循環(huán)后的質(zhì)量，g。

凍融過(guò)程中巖石試件的質(zhì)量變化率如圖1所示。其中，Φ50 mm×100 mm試件：青砂巖S-1、S-2，大理巖M-1，麻粒巖G-1，凍融循環(huán)40 次；Φ50 mm×25 mm試件：青砂巖A-4 凍融循環(huán)40 次，灰砂巖B-2、B-3 凍融循環(huán)15 次。

圖1 凍融過(guò)程中巖石試件的質(zhì)量變化率Fig.1 Mass variation rate of rock specimens during freeze-thaw process

青砂巖S-1，此試件1～8 循環(huán)、9～40 循環(huán)分別采取密封凍結(jié)、未密封凍結(jié)的方式，從凍融循環(huán)10 次到40次其質(zhì)量變化率在0.2%上下浮動(dòng)，未出現(xiàn)明顯的上漲或下降，此結(jié)果是由于在凍融過(guò)程中試件吸水造成的質(zhì)量增加與碎屑剝落及凍結(jié)時(shí)的水分散失造成的質(zhì)量損失大致相當(dāng)。對(duì)比來(lái)看，S-2 的質(zhì)量在10 次循環(huán)后已比S-1 高0.11%，在40 次凍融結(jié)束后，S-2 的變化率是S-1 的5.64 倍，由于S-2 在40 次的凍融過(guò)程中其凍結(jié)環(huán)節(jié)采用密封的方式，有效降低水分的散失，S-2吸水形成的質(zhì)量增加高于碎屑剝落造成的質(zhì)量損失。A-4 與S-2 的質(zhì)量變化整體來(lái)看大致相當(dāng)。另外，灰砂巖巴西圓盤(pán)B-2、B-3 在經(jīng)歷15 次凍融后表現(xiàn)為質(zhì)量增長(zhǎng)，變化率分別為0.18%，0.21%。

麻粒巖G-1 與大理巖M-1 的質(zhì)量變化率都很小，前者表現(xiàn)為小幅度的質(zhì)量增長(zhǎng)，變化率在0.02%～0.03%之間浮動(dòng)；后者在10 次循環(huán)后質(zhì)量降低了0.02%，至20 次循環(huán)時(shí)降低了0.05%，40 次循環(huán)結(jié)束時(shí)，變化率與20 次循環(huán)時(shí)相同。

總體來(lái)看，除對(duì)比試件S-1 外，2 種砂巖以及麻粒巖在凍融循環(huán)的過(guò)程中都表現(xiàn)為質(zhì)量的增長(zhǎng)。就2 種砂巖而言，礦物粒徑較大、飽水率更高的青砂巖質(zhì)量增長(zhǎng)的趨勢(shì)更明顯，主要是由于內(nèi)部孔隙更明顯的青砂巖在凍結(jié)過(guò)程中受水冰相變體積膨脹的影響更大，微裂隙、微孔隙擴(kuò)展更快，從而在融解過(guò)程中吸收水分的能力也就更明顯。

2.2 單軸壓縮試驗(yàn)結(jié)果

1）單軸壓縮強(qiáng)度

為了更直觀地表達(dá)巖樣在凍融循環(huán)影響下的劣化程度，應(yīng)用單軸壓縮強(qiáng)度損失率ζc，如式（2）所示：

式中：ζc為單軸壓縮強(qiáng)度損失率；M0、Mn分別為0次、n 次凍融循環(huán)后的單軸壓縮強(qiáng)度，MPa。表1中0 次凍融循環(huán)的各試件ζc均為0，計(jì)算40 次凍融后試件的ζc時(shí)，M0取各0 次凍融試件單軸壓縮強(qiáng)度的平均值。

表1 單軸壓縮試驗(yàn)結(jié)果Table 1 Results of uniaxial compression tests

應(yīng)用Mutluturk 等[17]提出的模型如式（3）所示，計(jì)算單次循環(huán)下的單軸壓縮強(qiáng)度損失率λc，彈性模量損失率λe。

式中：d I/d n 為參數(shù)損失率；λ為損失率常數(shù)；n 為凍融循環(huán)次數(shù)。對(duì)式（3）在I0，In之間積分，可得式（4），其中I0，In分別為未凍融循環(huán)的參數(shù)值以及n 次凍融循環(huán)后的參數(shù)值。

在計(jì)算λc以及λe時(shí)，I0代入值為各0 次凍融循環(huán)試件的力學(xué)參數(shù)平均值，In代入值為n 次凍融后試件的力學(xué)參數(shù)平均值，青砂巖的I40取值為S-2 的單軸壓縮強(qiáng)度，彈性模量。

青砂巖與2 種變質(zhì)巖的單軸壓縮試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。青砂巖S-3、S-4 未經(jīng)歷凍融循環(huán)，二者的單軸壓縮強(qiáng)度平均值為26.39 MPa，二者的彈性模量平均值為4.16 GPa。青砂巖S-1、S-2 為經(jīng)歷40 次凍融循環(huán)的試件，單軸壓縮強(qiáng)度損失率ζc分別為11.25%，16.07%，彈性模量分別降低了36.22%，39.59%。2 個(gè)試件相比來(lái)看，S-2 強(qiáng)度及彈性模量降低更明顯，此試件在40 次的凍融循環(huán)過(guò)程中其凍結(jié)環(huán)節(jié)采取密封凍結(jié)的方式，較為有效地降低水分的散失，凍融劣化作用更突出，由于本文試驗(yàn)中的試件數(shù)量有限，關(guān)于密封與否對(duì)試件力學(xué)參數(shù)的影響有待開(kāi)展更多的試驗(yàn)研究。單次凍融循環(huán)下的彈性模量損失率λe約為單軸壓縮強(qiáng)度損失率λc的2.88 倍，彈性模量的劣化速率明顯高于單軸壓縮強(qiáng)度。

大理巖M-2、M-1 分別為未經(jīng)過(guò)凍融循環(huán)、凍融循環(huán)40 次的試件，在經(jīng)歷40 次凍融循環(huán)后，單軸壓縮強(qiáng)度損失率ζc為51.04%，彈性模量降低了65.15%。單次凍融循環(huán)下的彈性模量損失率λe、單軸壓縮強(qiáng)度損失率λc分別為2.636%，1.786%，λe為λc的1.48 倍。

麻粒巖試件G-2、G-1 分別經(jīng)歷0 次和40 次凍融循環(huán)，為了不超過(guò)試驗(yàn)機(jī)預(yù)設(shè)的上限負(fù)荷，在軸向應(yīng)力接近125 MPa時(shí)終止了試驗(yàn)，因此未獲得單軸壓縮強(qiáng)度。通過(guò)分析負(fù)荷-位移數(shù)據(jù)，在試驗(yàn)終止前2 試件均處于彈性加載階段，由負(fù)荷-位移曲線的線性段求得彈性模量。G-2、G-1 的彈性模量分別為25.30，25.29 GPa，十分接近，40 次凍融循環(huán)后，也僅降低了0.04%，單次凍融循環(huán)下的彈性模量損失率λe僅為0.001%。由此推測(cè)，40 次凍融循環(huán)對(duì)麻粒巖單軸壓縮強(qiáng)度的影響也應(yīng)是很小的。

上述3 種巖石對(duì)比來(lái)看，大理巖的力學(xué)參數(shù)劣化速率是最快的，其單次凍融循環(huán)下的單軸壓縮強(qiáng)度損失率λc是青砂巖的4.08 倍，其單次凍融循環(huán)下的彈性模量損失率λe分別是青砂巖、麻粒巖的2.09 倍和2 636 倍。

2）單軸壓縮破壞形態(tài)

選取各類巖石典型的單軸壓縮試驗(yàn)破壞形態(tài)加以分析，對(duì)比凍融與否對(duì)試件破壞模式的影響。

青砂巖S-3 未經(jīng)歷凍融循環(huán)如圖2（a）所示，其破壞模式是典型的劈裂破壞，劈裂面大致貫穿試件軸向，劈裂面穿過(guò)上端部徑向。另外在試件下端部表現(xiàn)出一定剪切作用。青砂巖S-2 經(jīng)歷40 次凍融循環(huán)如圖2（b）所示，此試件主要受剪切作用影響，剪切面指向凍融環(huán)向裂紋所在位置，同時(shí)在局部小范圍出現(xiàn)表面張拉裂紋。青砂巖從未凍融到凍融循環(huán)40 次，破壞形態(tài)發(fā)生了顯著變化，由劈裂主導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)榧羟兄鲗?dǎo)。

圖2 單軸壓縮破壞形態(tài)Fig.2 Failure modes under uniaxial compression

大理巖M-2 的破壞形態(tài)如圖2（c）所示，此試件未經(jīng)歷凍融試驗(yàn)，單一剪切面貫穿試件的2 個(gè)端部，為試件破壞的主導(dǎo)因素，同時(shí)在試件軸向中部附近產(chǎn)生多條局部劈裂裂紋，這些裂紋是具有一定深度的表面裂紋，裂紋的一端與剪切面交匯。大理巖M-1 經(jīng)歷40 次凍融循環(huán)如圖2（d）所示，其主要破壞模式為劈裂破壞，劈裂裂紋貫穿試件，同時(shí)端部發(fā)生明顯的局部劈裂，對(duì)試件的失穩(wěn)也產(chǎn)生較大的影響。從宏觀破壞形態(tài)來(lái)看，該試件未受到剪切破壞的影響。

對(duì)大理巖而言，從未凍融到凍融循環(huán)40 次，其破壞形式發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變，破壞過(guò)程由剪切主導(dǎo)，伴隨局部劈裂，轉(zhuǎn)變?yōu)樨灤┡雅c局部劈裂相結(jié)合的破壞方式，這應(yīng)歸因于在凍融循環(huán)的影響下，此類大理巖的抗拉強(qiáng)度劣化速度要快于剪切強(qiáng)度。

麻粒巖G-2 未進(jìn)行凍融試驗(yàn)，G-1 經(jīng)歷40 次凍融循環(huán)。單軸壓縮試驗(yàn)停止時(shí)2 個(gè)試件仍處于彈性加載階段，2 個(gè)試件在結(jié)束單軸壓縮試驗(yàn)后分別如圖2（e），圖2（f）所示，2 個(gè)試件外觀未出現(xiàn)加載造成的破壞跡象，僅是試件G-1 的彈性模量較G-2 略有下降，如表1所示。

2.3 巴西圓盤(pán)抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)

1）青砂巖與灰砂巖抗拉強(qiáng)度

類似單軸壓縮強(qiáng)度損失率，此處使用抗拉強(qiáng)度損失率。如式（5）所示：

式中：ζt為抗拉強(qiáng)度損失率；P0，Pn分別為0 次、n次凍融循環(huán)后的抗拉強(qiáng)度，MPa。表2中0 次凍融循環(huán)的各試件ζt均為0，計(jì)算40 次凍融后試件的ζt時(shí)，P0取全部0 次凍融試件抗拉強(qiáng)度的平均值。

表2 青砂巖與灰砂巖巴西圓盤(pán)抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Results of Brazilian disk tensile strength tests of green sandstone and grey sanstone

依據(jù)式（4）計(jì)算單次凍融循環(huán)影響下的抗拉強(qiáng)度損失率λt。

青砂巖與灰砂巖的抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如表2所示，40 次凍融循環(huán)后青砂巖抗拉強(qiáng)度損失率ζt為88.39%，單次凍融循環(huán)下的抗拉強(qiáng)度損失率λt為5.384%?；疑皫rB-2、B-3 的抗拉強(qiáng)度損失率ζt平均值為13.18%。灰砂巖單次凍融下的抗拉強(qiáng)度損失率λt為0.942%，僅為青砂巖的17.50%，劣化速率顯著低于青砂巖。

2）抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)破壞形態(tài)

選取青砂巖、灰砂巖巴西圓盤(pán)劈裂試驗(yàn)的典型破壞形態(tài)加以分析。青砂巖、灰砂巖巴西劈裂破壞如圖3所示，凍融試驗(yàn)后青砂巖的巴西劈裂抗拉強(qiáng)度表現(xiàn)出了明顯的降低，試件劈裂面上清晰地反映出凍融循環(huán)對(duì)砂巖顆粒與膠結(jié)物之間膠結(jié)作用的削弱，40 次凍融后的青砂巖試件A-4 劈裂面碎屑剝落明顯，這些碎屑中既包含了較小的沙粒，同時(shí)包含許多由細(xì)小沙粒組成的較大顆粒，在手指的擠壓下隨即成為小沙粒，相比之下，未凍融試件A-3 形成的碎屑很少。同時(shí)，由于凍融循環(huán)的劣化作用，試件A-4 的部分張拉裂紋呈現(xiàn)圓弧狀，表明裂紋是沿著膠結(jié)作用被削弱的路徑擴(kuò)展的，而未凍融的A-3 則未出現(xiàn)這種現(xiàn)象。

圖3 青砂巖、灰砂巖巴西劈裂破壞Fig.3 Brazilian splitting failure of green sandstone and grey sanstone

如圖3所示，15 次凍融后的灰砂巖試件B-2、未凍融試件B-1 在劈裂破壞后產(chǎn)生的碎屑都很少，綜合抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表2，B-2 與B-3 抗拉強(qiáng)度的平均值較B-1 降低了13.18%，15 次凍融循環(huán)對(duì)灰砂巖的劣化影響仍處于前期階段。

2.4 凍融循環(huán)對(duì)巖石脆性特征的影響

青砂巖、大理巖凍融前后的單軸壓縮破壞形態(tài)具有明顯的差異性，本文推測(cè)在凍融循環(huán)的作用下巖石的脆性特征發(fā)生一定的變化，因此嘗試借助脆性指數(shù)來(lái)分析這一問(wèn)題，文獻(xiàn)[18]中給出2 種由單軸抗壓強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度定義的脆性指數(shù)BI1、BI2，BI1=σc/σt，BI2=（σcσt）/（σc+σt），其中σc，σt分別為單軸抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度。脆性指數(shù)的數(shù)值越高，表明巖石的脆性越明顯。通過(guò)文獻(xiàn)[19]了解到砂巖軟化系數(shù)試驗(yàn)值的范圍為0.60至0.97，軟化系數(shù)是巖樣飽水狀態(tài)的單軸抗壓強(qiáng)度與自然風(fēng)干狀態(tài)單軸抗壓強(qiáng)度的比值，在此本文取上述軟化系數(shù)區(qū)間上下限的平均值0.785 與自然風(fēng)干狀態(tài)單軸抗壓強(qiáng)度之積近似作為凍融結(jié)束后的強(qiáng)度，記為σc，以便與抗拉強(qiáng)度σt作對(duì)比分析。

通過(guò)本文的試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算凍融前后青砂巖的脆性指數(shù)，其中，0 次凍融循環(huán)時(shí)，單軸抗壓強(qiáng)度σc取值為試件S-3、S-4 的平均值與軟化系數(shù)之積，抗拉強(qiáng)度σt取值為試件A-1，A-2，A-3 的平均值，40 次循環(huán)時(shí)，單軸抗壓強(qiáng)度σc取值為試件S-2 的強(qiáng)度與軟化系數(shù)之積，抗拉強(qiáng)度σt為試件A-4 的強(qiáng)度。

脆性指數(shù)BI1由未凍融時(shí)的7.16 急劇增長(zhǎng)到40 次凍融循環(huán)后的51.75，BI2由未凍融時(shí)的0.75 增長(zhǎng)至40次凍融循環(huán)后的0.96，40 次凍融后BI1，BI2均增長(zhǎng)明顯，估計(jì)青砂巖在40 次凍融后的脆性可能增強(qiáng)了，但是這需要更多的脆性指數(shù)借助不同的力學(xué)參數(shù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，這主要是由于測(cè)試抗拉強(qiáng)度的巴西圓盤(pán)試件與單軸抗壓強(qiáng)度的試件在尺寸上具有差異，這種差異會(huì)對(duì)2種強(qiáng)度的劣化速度產(chǎn)生影響；另外，由于在凍融循環(huán)的過(guò)程中單軸壓縮試件產(chǎn)生明顯的具有一定深度的環(huán)向裂紋，該裂紋的形成使得其附近的部位凍融劣化更加突出，即局部劣化突出，這在青砂巖40 次凍融后試件的破壞模式中有體現(xiàn)，即端部與凍融環(huán)向裂紋之間形成剪切破壞，為局部破壞使得試件失穩(wěn)，因此凍融后試件的整體脆性特征除了運(yùn)用抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度仍需要借助其他的脆性指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

3 結(jié)論

1）在凍融循環(huán)過(guò)程中，2 種砂巖的質(zhì)量變化幅度明顯高于2 種變質(zhì)巖。大理巖的質(zhì)量表現(xiàn)為微小的損失，其余巖石都呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。

2）相比于青砂巖、麻粒巖，大理巖的單軸壓縮強(qiáng)度以及彈性模量劣化速率最快，灰砂巖抗拉強(qiáng)度劣化速率顯著低于青砂巖，凍融作用提高青砂巖的脆性。

3）未凍融青砂巖單軸壓縮破壞的主導(dǎo)因素為軸向劈裂破壞，40 次凍融后轉(zhuǎn)變?yōu)榧羟衅茐模磧鋈诖罄韼r由剪切破壞主導(dǎo)，40 次凍融后轉(zhuǎn)變?yōu)樨灤┬团雅c局部劈裂相結(jié)合的破壞方式。