冻融–受荷协同作用下砂岩细观损伤演化CT可视化定量表征

冻融循环是导致寒区受荷岩石发生加速风化破坏的重要因素,而精细化认知冻融–受荷协同作用下砂岩损伤演化及内在机制,对于准确理解寒区岩石全过程损伤特性具有重要指导价值。开展冻融–受荷协同作用下砂岩损伤过程原位CT实时扫描试验,基于CT图像交互式阈值分割和三维孔隙结构模型重建方法,实现单轴压缩过程中冻融砂岩内部孔(裂)隙演化的精细化识别和可视化定量表征,并运用格子玻尔兹曼法进行冻融–受荷协同作用下砂岩孔隙结构连通变化的三维模拟,明确冻融–受荷条件下砂岩细观结构损伤演化规律。结果表明：(1)冻融砂岩孔(裂)隙结构损伤具有连续演进特征,但损伤演化速度存在突变现象,其中,孔(裂)隙的体积陡增可作为岩样临兆破坏信号。(2)区别于常规加载作用,冻融后砂岩单轴压缩破坏由单一贯通剪切面的破坏向拉–剪混合破坏转变,且破坏面数量随冻融次数的增加而显著增多。(3)岩样孔道数目随冻融次数增加而增加,且隙间连通性趋于增强;试样的最大孔隙半径、孔道数目、最大孔道半径、孔隙度等随荷载的增加而变大。冻融–受荷协同作用下砂岩压缩破坏系孔隙与孔道持续错动、扩展的累积效应的结果。(4)低次冻融循环砂岩受荷破坏后,内部孔(裂)隙结...