第九届青年地学论坛

冻融作用可通过改变岩石的孔隙结构降低其宏观特性，这可能会对高寒地区地质灾害的触发机制产生影响。聚焦浸水场景下，由渗透-冻融循环作用诱发的损伤演化特征，通过室内试验以及数值模拟，研究了浸水条件下砂岩在细观尺度的孔隙结构变化特征和宏观尺度的冻融劣化机理，其主要结论如下：（1）在浅层浸水条件下，砂岩试样在冻融循环过程中，受水分渗透侵蚀的区域（包括浸水部分和水分迁移过渡区域）的孔隙结构发生了剧烈变化。由于冻融作用引起的水分迁移量有限，水分迁移过渡区域水分的不均匀分布，造成该区域内试样产生了受冻融循环次数控制的“渐进式”损伤特征和非均质性；（2）在浅层浸水条件下，冻融循环作用促使砂岩试样中受水分侵蚀的区域的渗透率增大，但值得注意的是，远离水位线含水量较低的区域首先冻结，阻断了水分的渗透路径，这种自锁效应在一定程度上减缓了砂岩渗透率的增大；（3）尤其在浸水条件下，不同区域内诱发冻融损伤的机制可能存在差异，对于水分迁移过渡区域，孔隙中水-冰相变引起的体积膨胀是造成砂岩孔隙结构变化的主要原因；而在浸水部分，冻结过程中的自锁效应阻碍了水分向砂岩内部补给，从而使得水分迁移过渡区域和浸水部分的损伤机制产生了差异，同时，这也是造成冻融砂岩表面剥落可能的原因。
 

砂岩冻融损伤