汪 鑫, 鄭 達*, 吳鑫瀧, 姚 青

(1.成都理工大學環(huán)境與土木工程學院，成都 610059；2.中國華西工程設計建設有限公司，成都 610031；3.河南省交通規(guī)劃設計研究院股份有限公司，鄭州 450018)

近年來，隨著中國西部地區(qū)基礎設施建設力度加強，工程活動大量增加，在此期間出現(xiàn)了眾多的寒區(qū)工程地質問題。其中，巖石的凍融劣化作為最具代表性的關鍵問題之一，給工程活動的施工安全及運營帶來了極大的挑戰(zhàn)，諸如寒區(qū)巖體的凍融剝蝕、邊坡滑塌、隧道巖體凍脹開裂、建筑地基及路基的凍脹、融沉等問題比比皆是[1]。因此，研究巖石凍融損傷劣化的作用機理對防止工程巖體進一步劣化及了解凍融巖體的發(fā)展規(guī)律具有重要意義。

現(xiàn)有研究表明，巖石凍融損傷的影響因素主要包括巖石特性、氣候條件及水文環(huán)境[2-4]。其中，氣候條件及水文環(huán)境主要決定了巖石所處的凍融環(huán)境[4]，控制著巖石的凍融周期、次數(shù)以及溫度變化等外部營力因素，隨地域差異而呈非線性變化；而巖石特性主要決定了巖石凍融損傷劣化的程度[3]。從本質上說，巖石特性包括巖石的礦物組成及細觀結構兩個方面，細觀結構是巖石發(fā)生凍融損傷劣化的基礎條件，礦物與細觀結構排列組合的差異會使凍融損傷的變形發(fā)展表現(xiàn)出不同的特點。

目前關于巖石凍融方面的研究取得了大量的成果，但大多都集中于宏觀斷裂力學理論[5-6]和宏觀損傷力學理論[7-8]的分析，而對巖石內部細觀結構及礦物晶體組合的研究則偏少。針對巖體微細觀方面的研究技術目前主要有CT掃描、電鏡掃描、超聲波檢測和數(shù)字圖像處理等。掃描電鏡(scanning electron microscope，SEM)因可對巖石損傷裂紋的擴展情況進行實時檢測而應用廣泛。Wright[9]利用SEM對凍融石英砂巖細觀損傷的變化過程進行分析，發(fā)現(xiàn)晶粒之間由于點接觸而產生的應力集中是造成石英砂巖剝蝕劣化的力學基礎。項偉等[10]對不同凍融循環(huán)次數(shù)下的巖石-噴射混凝土試樣進行微觀掃描分析，提出試樣凍融破壞的根本原因在于膠結面的溫度應力集中。綦建峰等[11]在SEM的基礎上利用圖像處理技術進行了紅層砂巖的微觀孔隙結構分形研究并提出了巖石的孔隙度計算方法。崔凱等[12]將孔隙率變化作為基礎損傷變量，通過SEM與X-射線衍射分析對多次凍融條件下巖石的累進性損傷機制進行了定性和定量分析。綜上所述，現(xiàn)有研究成果為巖石在凍融條件下的內部細觀結構劣化分析提供了方法和思路。

一般來說，巖石的凍融劣化在宏觀上表現(xiàn)為巖石物理力學性質的弱化，巖石經歷凍融的次數(shù)越多其力學強度就越低[3]。巖石作為礦物集合體，在外界條件一致的情況下，巖石的力學性質主要由巖石的礦物組分及內部細觀結構所決定。因此，本次研究將以影響研究區(qū)英安巖力學性質的關鍵組成礦物為主要關注點，模擬研究區(qū)真實的凍融環(huán)境進行物理試驗，從關鍵組成礦物及細觀結構這兩方面的變化進行分析，探討巖石在不同凍融循環(huán)次數(shù)下內部細觀結構損傷演化特征，進而揭示英安巖在凍融循環(huán)條件下的深層損傷劣化力學機理。

1 巖石SEM-EDS分析

1.1 巖石礦物成分分析

SEM和X射線能譜儀(energy dispersive X-ray spectrometer，EDS)的出現(xiàn)極大提高了材料分析的精確度和便捷性，但是用于巖石礦物成分的鑒定卻具有一定的局限性，原因在于對巖石進行SEM-EDS分析只能得到各化學成分含量，而不能直接獲取組成巖石的礦物組分含量，且當組成巖石的礦物種類大于氧化物種類時，欠定方程組不具有唯一解[13]。利用SEM-EDS得到試樣的化學成分含量之后，根據(jù)已知各礦物的化學成分與不同礦物組分含量的加權和恒等于巖石的化學成分含量的關系列出多元線性回歸方程組，直接由非負線性最小二乘法精確求解出礦物的百分含量。其中，由非負線性最小二乘法對方程組的求解可使用MATLAB程序[14]。

取樣地位于西藏地區(qū)如美水電站壩址右岸，由圖1所示。將取回的新鮮完整巖塊篩選出體積較大的6塊，按照《工程巖體試驗方法標準》(GB/T50266—99)將每大塊巖石分別加工出5塊高為100 mm，直徑為50 mm的標準試樣，每一塊母巖加工出的試樣分為1組，共6組。分別在上述的6組巖樣中隨機挑選出1塊巖樣進行英安巖巖石礦物成分分析，共6塊巖樣。按照上述方法求解出的英安巖各礦物成分含量如表1所示。

表1 英安巖各礦物組分

圖1 如美水電站右岸受凍融剝蝕的巖體

1.2 關鍵礦物分析

趙建軍等[7]通過對英安巖進行單軸及常規(guī)三軸壓縮試驗，認為其力學破壞形式在宏觀上表現(xiàn)為脆性破壞，其脆性破壞特性是由于英安巖內部礦物成分的差異。為了從細觀角度來分析英安巖的凍融損傷劣化機理，探明凍融循環(huán)條件下其內部細觀結構的變化規(guī)律，本次將在進行凍融循環(huán)試驗之前對英安巖試樣進行單軸壓縮試驗獲得相關力學參數(shù)，建立各礦物含量與巖石力學性質的單因素對應關系的相關分析，對英安巖的力學性質進行相關分析。進一步，考慮到在第3變量的影響下利用相關系數(shù)表征兩變量之間的關系具有局限性[15]。在相關分析的基礎上引入偏相關系數(shù)，進行了考慮第三變量的影響的偏相關分析以準確的找出對英安巖物理力學性質影響最為顯著的礦物組成。本次單軸壓縮試驗的儀器選取YSJ-01-00型巖石三軸蠕(徐)變試驗機，試樣為1.1節(jié)中所制的標準試樣，從每組剩余的試樣中隨機挑選3個巖樣，共6組。為了排除個體差異性對試驗結果的影響，對每組試驗所得的巖石力學參數(shù)求取平均值后進行相關分析。進一步，采用SPSS分析礦物含量與巖石力學性質參數(shù)之間的偏相關關系，確定影響英安巖力學性質的主要礦物類型。

相關分析及偏相關分析結果(表2)表明：當黏土礦物不變時，試樣的抗壓強度及彈性模量與石英、斜長石、磁鐵礦以及角閃石的含量呈正相關性，與方解石、黑云母的含量呈負相關性。其中，石英和斜長石對英安巖試樣的力學性質影響較大，偏相關系數(shù)分別達到0.81和0.62，表現(xiàn)出較強的相關性，其余礦物的偏相關系數(shù)均不足0.5，可知影響英安巖試樣力學性質的關鍵礦物組分為石英和斜長石。

表2 偏相關分析結果

2 巖石凍融循環(huán)試驗概述

2.1 試驗儀器

英安巖凍融循環(huán)試驗主要試驗儀器有：①量測設備：電子秤、游標卡尺；②凍融試驗設備：泵吸真空儀器、飽水箱、高低溫環(huán)境試驗機、電熱鼓風干燥箱(型號：101-3EBD)；③試驗凍融循環(huán)后的觀測設備：Hitachi S-3000N型掃描電子顯微鏡。

2.2 試驗方案設計

為了避免試樣因試驗環(huán)境與原生環(huán)境差別較大帶來的誤差，參考取樣地的環(huán)境條件與氣象資料將試驗的凍融溫度區(qū)間設置為-30～20 ℃，試驗環(huán)境的濕度范圍設置為58%～60%。參照《水利水電工程巖石試驗規(guī)程》(SL264—2001)設定完成一次凍融循環(huán)的時間為12 h，其中凍結和融化均占時 6 h。本次試驗選取1.1節(jié)中所制標準試樣，共6組，每組1個，共進行10次飽水凍融循環(huán)試驗。對第0、5、10次凍融循環(huán)后的巖樣稱重并進行吸水率測試，獲取巖樣的質量、滲透系數(shù)及孔隙率大小。進一步，對第0、5、10次凍融循環(huán)后的巖樣進行電鏡掃描，獲取不同凍融次數(shù)下試樣的細觀結構信息。

3 凍融循環(huán)試驗結果分析

3.1 物理性質分析

試樣宏觀物理性質的變化在一定程度上也反映了試樣內部細觀結構的變化。在經歷多次凍融循環(huán)之后，試樣質量的變化情況反映了試樣與外界的物質交換情況，孔隙率及滲透系數(shù)的變化情況則反映了試樣內部孔隙、裂隙等細觀損傷的發(fā)育情況。通過對試樣物理性質的變化規(guī)律進行分析，可初步判定試樣在凍融條件下的損傷演化機制，為凍融劣化機理的研究提供依據(jù)。為了排除樣本個體之間的差異性而僅研究凍融循環(huán)次數(shù)對試樣物理性質的影響，本次研究采用變化率的形式對試樣物理性質的變化進行描述。

3.1.1 質量變化率

如圖2所示，試樣質量變化率隨凍融循環(huán)次數(shù)的變化并不一致，其中試樣2、試樣3試樣的質量變化率先上升后下降，而試樣1、試樣4、試樣5、試樣6試樣呈現(xiàn)出了持續(xù)增長的趨勢。分析認為：由于巖石空隙中賦存有水，在周期性的凍融循環(huán)過程中空隙水的反復凍結和融解過程產生的凍脹力使得空隙發(fā)生擴展，導致空隙的容水能力增大，當巖石再次飽水時較上一次更多的空隙水發(fā)生凍結而產生作用面積更大的凍脹力，使得空隙進一步擴大。因此，空隙中含水量的增加是巖樣質量隨凍融次數(shù)增加而增加的主要原因。進一步，隨著凍融循環(huán)的次數(shù)增加，凍脹力周期性的施加于空隙內壁的次數(shù)增多，使得空隙內的巖石顆粒產生疲勞破壞，最終試樣出現(xiàn)顆粒脫落、剝落的現(xiàn)象，當增加空隙水的質量小于脫落巖石的質量時則在宏觀上表現(xiàn)為試樣質量的降低。

圖2 巖樣質量變化率曲線

3.1.2 孔隙率及滲透系數(shù)變化率

如圖3所示，隨著凍融次數(shù)的增加，6個試樣的孔隙率變化率均呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢。其中，試樣經歷5次凍融循環(huán)之后各試樣的孔隙率變化率相差不大，增幅基本在1.8%～7.7%。經歷10次凍融循環(huán)之后基本是在前5次凍融循環(huán)的基礎上線性增長，增幅在4.2%～9.2%，而試樣2和試樣3試樣則表現(xiàn)出了較高的增幅，約為試樣1、試樣4、試樣5、試樣6試樣的1.7～3.74倍。這說明試樣1、試樣4、試樣5、試樣6試樣孔隙率增長的主要原因在于凍脹力的周期性作用使得巖樣容水空間的不斷增大，而試樣2、試樣3試樣除了凍脹力的周期性作用之外還伴隨著試樣內部顆粒的脫落與剝落。由圖4的滲透系數(shù)變化率曲線可以看出，各個試樣的滲透系數(shù)變化率與孔隙率變化率的趨勢幾乎相同，隨著孔隙率的增大滲透系數(shù)也相應增大。這說明在往復凍融荷載的作用下，試樣凍融損傷劣化的主要原因是由于試樣中原始空隙的擴展、貫通。

圖3 孔隙率變化率曲線

圖4 滲透系數(shù)變化率曲線

3.2 試樣細觀結構變化特征

對不同凍融循環(huán)次數(shù)下巖樣物理性質的變化規(guī)律進行分析可知，巖石凍融損傷劣化的主要原因是由于試樣中原始空隙的擴展、貫通。為了對上述結論進行驗證并探明新?lián)p傷的產生對試樣凍融劣化的影響，采用掃描電鏡(SEM)對不同凍融次數(shù)下試樣的細觀結構進行觀察，分析裂紋及孔隙結構的變化特征。

3.2.1 裂紋演化特征

如圖5所示,裂紋在初始狀態(tài)下斷口清晰且多有棱角，一般沿解理面存在，礦物顆粒之間存在脆性破壞裂紋，并有少量巖屑附著其上；經歷5次凍融循環(huán)之后，裂紋斷口棱角逐漸隱去，圓度增加，完整巖屑在凍融過程中被分解為細小顆粒，裂紋主要表現(xiàn)為在長度、寬度以及深度方向上的擴展；10次凍融循環(huán)之后，裂紋斷口邊緣變得圓滑，局部碎裂程度加劇，被分解巖屑在凍融過程中逐漸被水流帶走。此外，裂紋數(shù)量隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加而顯著增加，且裂紋主要沿石英和斜長石的交界處發(fā)生擴展。

圖5 典型裂紋擴展特征

3.2.2 孔隙結構變化特征

如圖6所示，初始狀態(tài)下礦物顆粒排列緊密，多呈圓形粒狀，顆粒之間僅有少許不連續(xù)的原生孔隙且無明顯可見裂紋；經歷5次凍融循環(huán)之后，顆粒逐漸失去原有形態(tài)，明顯可見少量細粒脫落，顆粒之間孔隙發(fā)育張開；經歷10次凍融循環(huán)之后，孔隙進一步發(fā)育擴展且在一定范圍內的顆粒逐漸匯集、貫通形成一條或多條長窄裂隙，無貫通條件的孔隙則尺度明顯增大，礦物顆粒脫落現(xiàn)象明顯增加。

圖6 典型孔隙結構變化特征

3.2.3 微裂紋統(tǒng)計分析

參考巖石微裂紋的評價方式[16]，將凍融循環(huán)荷載下英安巖微裂紋的擴展類型分為沿晶界擴展的沿晶斷裂、穿過晶粒擴展的穿晶斷裂及二者共生的耦合斷裂3類。并在此基礎上以石英及斜長石為主要參照礦物，統(tǒng)計凍融試驗前后3類微裂紋的數(shù)量、長度及寬度的變化特征(表3)。

如表3所示，凍融試驗前后貫穿于石英、斜長石等礦物晶體中的穿晶斷裂發(fā)育緩慢，其數(shù)量增長、裂紋擴張均為3類斷裂中的最小值，可見凍融循環(huán)荷載對礦物晶體本身的破壞作用并不明顯；沿晶斷裂在凍融前后其裂紋數(shù)量的增長(38%)，長度(77%)及寬度(100%)的擴展均為3類微裂紋中的最大者，可知凍融循環(huán)荷載下英安巖內部沿晶斷裂的產生、擴展是造成其細觀損傷劣化的關鍵性因素；相對于前兩者，耦合斷裂在凍融前后其數(shù)量增長較慢，而裂紋長度及寬度的擴展較大，可知在凍融循環(huán)過程中耦合斷裂對試樣劣化的影響主要表現(xiàn)為在原有損傷的基礎上發(fā)育擴展，使細觀結構劣化加劇。

表3 3類微裂紋的統(tǒng)計損傷特征

通過對巖樣凍融前后細觀結構的變化特征進行分析可知，循環(huán)發(fā)生的凍融作用使得石英、斜長石等礦物的脆性表現(xiàn)得更強，多次凍融循環(huán)之后原始裂紋的路徑棱角逐漸圓滑，完整的石英及斜長石顆粒表面出現(xiàn)明顯的脆性裂紋，游離的礦物顆粒發(fā)生剝落、析出，進而使得微裂紋的長度、寬度及深度范圍得到擴展延伸并在一定條件下貫通。微裂紋統(tǒng)計結果表明，凍融循環(huán)過程中石英和斜長石晶體間產生的沿晶脆性裂紋是微裂紋數(shù)量增長的主要形式，原始空隙的擴張與貫通是試樣損傷劣化的主要原因。進一步，試樣的細觀結構變化特征對試樣物理性質變化的分析提供了基礎依據(jù)。

4 巖石凍融損傷細觀數(shù)值模擬

通過掃描電鏡對不同循環(huán)凍融次數(shù)下試樣的細觀結構進行觀察，可以直觀地看到試樣細觀損傷的演化過程，總結分析細觀結構劣化規(guī)律得出英安巖的凍融劣化機理，但僅基于觀察試驗現(xiàn)象進行分析存在著一定的片面性，無法提供凍融發(fā)生過程中溫度、應力等的分布及變化規(guī)律。因此，在凍融試驗的基礎上通過ANSYS數(shù)值模擬軟件建立巖樣的有限元網格模型，分析巖樣在凍融過程中其應力場、溫度場的分布形態(tài)及演變規(guī)律，進一步揭示英安巖的凍融劣化機理。

4.1 數(shù)字圖像數(shù)值分析實現(xiàn)方法

將巖土材料轉換為圖像時，利用顏色及灰度的差異來表示不同類型的物質即可體現(xiàn)材料的非均質性。本次研究將掃描電鏡與有限元法相結合，利用數(shù)字圖像處理技術提取掃描電鏡圖像得到試樣內部典型的細觀結構，從而建立英安巖試樣的有限元模型，具體做法如下：通過MATLAB程序運行Canseny算子檢測電鏡掃描圖像得到巖樣細觀結構的二值圖，然后提取掃描電鏡圖像的邊緣信息得到巖樣圖像的細觀結構。進一步，采用CorelDraw將表現(xiàn)巖石細觀結構的離散數(shù)字圖像的內邊界像素點轉化為具有幾何矢量信息的封閉多邊形，從而將圖形轉化為矢量圖。最后，為避免劃分有限元網格時產生奇異點，篩選掉較小的顆粒、孔隙等結構后建立巖樣細觀結構的有限元模型，如圖7所示。

圖7 巖石數(shù)字圖像實現(xiàn)過程

4.2 模型構建及參數(shù)選取

4.2.1 凍融循環(huán)模擬設計

為了與物理試驗進行對比，將有限元數(shù)值模擬的溫度區(qū)間設為20～-30 ℃，周期設置為6 h，以每小時10 ℃的降幅對瞬時降溫溫度場進行模擬，觀察試樣內部溫度場的分布及變化規(guī)律。此外，在-30～20 ℃的溫度區(qū)間進行10次凍融循環(huán)數(shù)值模擬，觀察不同凍融循環(huán)次數(shù)下溫度場及應力場的分布及變化規(guī)律。

4.2.2 模型建立

為了直觀反映巖樣內部細觀結構對溫度分布的影響，同時設置一組無損傷的模型作為對照。無初始損傷的英安巖模型和含初始損傷的英安巖模型均沿X軸方向長162 mm，Y方向長142 mm。此外，對巖石系統(tǒng)做如下假設：①巖石系統(tǒng)為孔隙介質且存在各向異性；②試樣能夠完全飽和，負溫下試樣內部的水完全凍結，忽略水凍結后的滲流作用；③巖石系統(tǒng)總位于恒溫室內環(huán)境中，巖石系統(tǒng)與空氣之間只有熱交換；④冰的比熱容和導熱系數(shù)隨時間而變化。

4.2.3 邊界條件

(1)初始邊界條件：

T=T(x,y,z,t)

(1)

式(1)中:T(x,y,z,t)為溫度函數(shù)；t為時間；T為給定邊界溫度。

(2)對流邊界條件：

q″=h(TS-TB)

(2)

式(2)中：q為熱流密度；h為對流傳熱系數(shù)，J/(m2·s·℃)，h=15 000 J/(m2·s·℃)；TS為邊界溫度(即巖石表面溫度)；TB為試驗所在環(huán)境溫度。

4.2.4 參數(shù)選取

參數(shù)選取依據(jù)貴陽勘測設計研究院提供的巖體和結構面的力學特征試驗結果，參考相關文獻[17-18]并結合實際情況進行綜合選取，計算參數(shù)如表4所示。

表4 熱學參數(shù)

4.3 溫度場分布規(guī)律

如圖8所示，不同時刻下含初始損傷的英安巖模型的溫度分布規(guī)律主要受細觀結構的影響，在整個降溫過程中其溫度的減低總是先出現(xiàn)在有孔隙、裂隙等細觀結構存在的地方，細觀結構的分布特征決定了溫度場的分布形態(tài)。

圖8 含初始損傷模型的時間溫度分布

由英安巖模型的溫度場分布規(guī)律可知，凍融過程中有裂隙、孔隙等細觀結構存在的地方溫度會率先改變，因此在凍融循環(huán)往復的過程中巖石內部溫度的改變及分布并不均勻。巖石是礦物的集合體，不同的礦物具有不同的膨脹系數(shù)，在巖石內部溫差的作用下很容易就會因為礦物收縮或膨脹的不協(xié)調而產生力的作用，當?shù)V物不協(xié)調脹縮產生的力大于自身強度時就會在細觀上產生裂紋。這也為本次物理試驗中沿晶斷裂在數(shù)量增長、寬度及長度擴展方面都遠超穿晶斷裂的結論提供了理論依據(jù)。

4.4 英安巖試樣應力場分布規(guī)律

由應力場分布云圖(圖9)可知，英安巖模型在第1、5、10次凍融循環(huán)后的最大拉應力分別為0.65、0.79、1.97 MPa，最大剪應力分別為0.05、0.59、1.44 MPa，最大拉、剪應力均隨著凍融循環(huán)次數(shù)增加呈現(xiàn)不斷增大的趨勢，且在凍融循環(huán)次數(shù)相同時最大拉應力始終大于最大剪應力。此外，在孔隙的內壁以及裂隙的端部位置存在著較大范圍的拉、剪應力集中區(qū)，第10次凍融循環(huán)之后在裂隙尖端位置產生的最大拉應力(1.97 MPa)，遠大于巖樣的抗拉強度(1.5 MPa)。由此可知，凍融循環(huán)過程中由于水冰相變產生的凍脹力會首先在孔隙的內壁以及裂隙端部產生拉、剪應力集中區(qū)，當最大拉、剪應力大于巖石的抗拉、抗剪強度時就會首先在孔隙內壁以及裂隙的尖端位置產生拉裂破壞，最終造成孔隙、裂隙等已有損傷的擴展。因此，穿晶裂紋、沿晶裂紋以及耦合裂紋在長度及寬度的增長率上總是大于其數(shù)量的增長率，原始損傷的擴展延伸是英安巖試樣凍融損傷劣化的主要內部因素。

圖9 拉應力、剪應力分布云圖

英安巖試樣在經歷凍融循環(huán)作用的過程中，其孔隙內壁及裂隙尖端會產生應力集中區(qū)(圖10)。根據(jù)應力場分布云圖中數(shù)值正負號的變化情況可知，當水凍結膨脹時，逐漸產生并增大的凍脹力將會對裂隙壁的尖端產生拉應力，在剪應力區(qū)產生剪拉應力集中，反作用力作用于裂隙壁而產生壓應力集中，在剪應力區(qū)產生剪壓應力集中，剪拉、剪壓應力集中區(qū)相互對應使得總體達到靜力平衡，并隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加不斷達到新的平衡。因此，原始孔隙、裂隙等的擴展貫通對裂紋長度及寬度增長率的貢獻遠比因裂隙壁或孔隙內壁的礦物顆粒剝落、析出更大，在凍脹力的作用下裂隙主要發(fā)生拉裂破壞。

圖10 裂隙附近的拉、剪應力集中

5 結論

(1)通過SEM-EDS礦物成分分析、單軸壓縮試驗以及相關、偏相關分析可知，石英和斜長石為影響英安巖力學性質的關鍵礦物組分，英安巖的彈性模量及抗壓強度與石英和斜長石的含量呈正相關。

(2)對試樣不同凍融循環(huán)次數(shù)下的物理性質變化率進行綜合分析可知：試樣質量總體上隨凍融循環(huán)次數(shù)的增加而增大，試樣質量的變化由空隙水增多和內部礦物顆粒剝落共同影響。巖樣的孔隙率變化率和滲透系數(shù)變化率的變化趨勢幾乎相同，說明孔隙率的增大主要是基于巖樣內部的初始損傷擴大貫通。

(3)將英安巖細觀微裂紋分為沿晶斷裂、穿晶斷裂以及耦合斷裂三類。凍融循環(huán)前后沿晶斷裂不論在數(shù)量增長(38%)、長度(77%)以及寬度(100%)擴展方面都為三類裂紋的最大者，且三類微裂紋在長度及寬度方向的擴展遠大于數(shù)量的增長，可知巖樣的凍融劣化主要是在原有細觀損傷的基礎上發(fā)生的，礦物顆粒間的連接破壞是英安巖劣化微裂隙擴展的基礎。

(4)凍融循環(huán)過程中英安巖內部溫度的改變首先發(fā)生在有裂隙、孔隙存在的地方，溫度場的分布形態(tài)主要由巖樣內部的細觀結構決定。英安巖試樣受溫度差的影響首先在裂隙的端部產生拉、剪應力集中區(qū)，拉裂破壞是促使裂隙裂紋長度及寬度增長的主要原因。