Medical Journal of the Chinese People's Armed Police Forces

Journal of Changjiang River Scientific Research Institute >

2025 , Vol. 42 >Issue 1: 177 - 185

DOI: https://doi.org/10.11988/ckyyb.20231018

Rock-Soil Engineering

Mechanical Characteristics and Damage Constitutive Model of Quartzite under Freeze-thaw Cycles

  • HOU Zhao-xu , 1, 2 ,
  • LIU Xian-feng , 1, 2, 3 ,
  • WANG Tong 1, 2 ,
  • ZHANG Jun 1, 2 ,
  • YUAN Sheng-yang 1, 2 ,
  • HU Jin-shan 4
Expand
  • 1 School of Civil Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China
  • 2 Key Laboratory of High-Speed Railway Engineering of Ministry of Education, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China
  • 3 School of Civil Engineering, Xinjiang Institute of Engineering, Urumqi 830023, China
  • 4 China Railway First Survey and Design Institute Group Co., Ltd., Xi’an 710043, China

Received date: 2023-09-18

  Revised date: 2024-01-09

  Online published: 2025-01-21

Fold

Abstract

There are a large number of rock slopes in the difficult and dangerous mountainous areas of southwest China. Long-term freeze-thaw action deteriorates the mechanical properties of the rock mass, leading to decreased slope stability. To study the damage degradation law of rock mass under freeze-thaw action, uniaxial compression tests were conducted on low-porosity quartzite from a high and steep slope in the southwest hazardous mountainous area. The mechanical deterioration and energy evolution were analyzed. Based on the energy evolution law, a method for determining the complete compaction point of rock was proposed. A piecewise damage constitutive model of the rock in consideration of the compaction section was established by taking the complete compaction point as the piecewise point. Results show that early freeze-thaw cycles have little effect on the quartzite. However, when the number of freeze-thaw cycles exceeds 40, the mechanical properties of quartzite deteriorate significantly, and the failure mode gradually changes from shear failure to a combination of tensile and shear failure. The point corresponding to an elastic energy consumption ratio K (ratio of dissipated energy to elastic energy) of 1.2 is determined as the complete compaction point. The strain corresponding to the complete compaction point increases linearly with the increase in freeze-thaw cycles. The proposed piecewise damage constitutive model matches well with experimental data and more accurately describes the deformation and failure characteristics of freeze-thaw damaged quartzite.

Key words： freeze-thaw cycles; quartzite; mechanical degradation; energy evolution; complete compaction point; piecewise damage constitutive model

Cite this article

HOU Zhao-xu , LIU Xian-feng , WANG Tong , ZHANG Jun , YUAN Sheng-yang , HU Jin-shan . Mechanical Characteristics and Damage Constitutive Model of Quartzite under Freeze-thaw Cycles[J]. Journal of Changjiang River Scientific Research Institute, 2025 , 42(1) : 177 -185 . DOI: 10.11988/ckyyb.20231018

开放科学(资源服务)标识码(OSID):

0 引言

西南艰险山区属于典型的高寒、高海拔地区,具有平均海拔高、构造运动活跃、气候环境恶劣等特点,岩体的冻融问题十分突出[1]。季节变换和昼夜交替引起的冻融循环作用会使岩体产生冻胀开裂、强度降低等劣化现象,从而导致一系列的岩质边坡失稳、隧道塌陷等工程地质问题,给沿线铁路的安全运营带来巨大隐患。因此,研究冻融循环作用下岩石的力学劣化规律对开展西南艰险山区铁路沿线岩质边坡长期稳定性评价工作具有重要的理论和工程意义。
近年来,国内外学者对冻融循环作用下岩石的物理力学特性进行了大量研究。申艳军等[2]考虑冻融温度、冻融时间和循环次数3个影响指标,给出了岩石冻融循环试验的建议性试验方案。闻磊等[3]、朱珍德等[4]、杨鸿锐等[5]分别进行了花岗岩、砂岩和砂砾岩的冻融循环试验,发现在冻融循环作用下岩石的物理指标发生了明显劣化,如质量损失、孔隙率增大,纵波波速减小。冻融循环作用下岩石力学特性研究的主要试验手段为单轴压缩试验[6⇓-8]和三轴压缩试验[9],大量试验结果表明:随着冻融循环次数增加,岩石的强度、弹性模量、黏聚力和内摩擦角均出现一定程度的下降,岩石的破坏模式发生转变。随着测试技术的不断发展,SEM[10-11]、声发射[12]、CT[13]、核磁共振等[14]细观结构及损伤测试方法被广泛应用于岩石力学的研究,从微细观层面上揭示了冻融循环作用对岩石的损伤机制[15]。
在冻融循环作用下岩石的损伤本构模型研究方面:张慧梅等[16-17]基于Lemaitre应变等价原理,运用损伤力学理论,考虑冻融-荷载耦合作用,提出了基于Druker-Prager强度准则的岩石冻融-受荷损伤演化方程,并通过试验进行了验证。肖鹏等[18]、许梦飞等[19]、候超等[20]采用类似的方法,分别基于修改的SMP强度准则、Hoek-Brown强度准则和最大拉应变强度准则推导了岩石冻融-受荷损伤演化方程。刘泉声等[21]将岩石内部的冻胀力等效为三轴拉伸应力,建立了由冻融循环次数表示的损伤演化方程。综上,目前已有的研究成果为正确认识冻融循环作用对岩石的劣化规律奠定了良好的基础,但对西南艰险山区典型岩石在冻融作用下的力学劣化特性及考虑压密段的损伤本构模型的研究仍不充分。
鉴于此,本文以西南艰险山区铁路沿线某高陡边坡工程为背景,对坡表的低孔隙率石英岩进行不同冻融循环次数条件下的单轴压缩试验,分析石英岩的力学特性劣化规律和能量演化规律,基于能量演化规律提出岩石完全压密点的确定方法,建立考虑压密段的岩石分段损伤本构模型,并通过与试验数据和经典损伤本构模型的对比验证该模型的准确性,以期为冻融循环作用对岩石的损伤劣化机制以及西南艰险山区铁路沿线岩质边坡长期稳定性的研究提供参考。

1 试验概况

1.1 试样制备

岩石试样取自西藏自治区林芝市波密县某高陡边坡的坡表位置,经岩石薄片鉴定和X射线衍射试验,确定该岩石的岩性为片状白云母石英岩,其矿物成分组成主要包括石英(79%)、白云母(15%)及其他矿物(6%),测定石英岩的天然密度为2.68 g/cm3,孔隙率为1.82%,可判定该石英岩为低孔隙率岩石。根据国际岩石力学学会ISRM试验规程,将岩石加工成直径50 mm、高度100 mm的标准圆柱体试样,并进行波速测试,选取波速相近的试样进行试验,试样如图1所示。
图1 岩石冻融试验试样

Fig.1 Freeze-thaw test samples of quartzite

1.2 试验设备

本次试验的主要仪器包括游标卡尺、电子天平、电热鼓风干燥箱、非金属超声波探测仪、岩石真空饱和系统、TMS9015高低温恒温恒湿实验箱、微机控制电液伺服万能试验机和JSM-IT500钨灯丝扫描电镜等。

1.3 试验方案

通过岩石真空饱和仪对所有试样进行真空饱水处理,然后进行冻融循环试验。根据取样地区的气象资料,该地区7月份的平均气温最高,为14.4 ℃;1月份的平均气温最低,为-8.4 ℃,历史最低气温达到-22.1 ℃,因此本次冻融循环试验的温度范围确定为-20~20 ℃。对冻融循环过程中试样中心温度进行监测,发现试样中心温度与环境箱温度达到一致需要3 h的时间。同时,仪器的加热和冷却过程需要0.5 h,因此确定每个冻融循环的时间为8 h,具体时间安排如图2所示。
图2 冻融循环时间安排

Fig.2 Time of freeze-thaw cycles

将试样放入TMS9015高低温恒温恒湿实验箱中,冻融循环次数分别设置为0、20、40、60、80次,每组试验含3个平行试样,对试样在冻融前后的质量和纵波波速进行统计,然后利用微机控制电液伺服万能试验机进行单轴压缩试验,荷载施加速率为0.02 mm/min,试样破坏后停止加载。

2 试验结果及分析

2.1 物理参数演化规律

石英岩的质量损失率及孔隙率随冻融循环次数的变化如表1和图3所示。从表1和图3可知,石英岩的质量损失率和孔隙率随冻融循环次数增加逐渐增大,当冻融循环次数<40时,质量损失率和孔隙率的增大速率较小;当冻融循环次数>40时,质量损失率和孔隙率均随冻融循环次数增加大致呈线性增大的趋势,在冻融循环次数由0增至80的过程中,质量损失率达到0.36%,石英岩的孔隙率由1.82%增至3.88%,增大了113.19%。
表1 不同冻融循环次数下石英岩的物理参数

Table 1 Physical parameters of quartzite under different freeze-thaw cycles

冻融循环次数n 质量/g 质量损失率/% 孔隙率/%
0 545.47 0.00 1.82
20 545.20 0.05 2.02
40 544.76 0.13 2.54
60 544.05 0.26 3.21
80 543.51 0.36 3.88
图3 石英岩的孔隙率和质量损失率演化特征

Fig.3 Evolution characteristics of the mass loss rate and porosity of quartzite under different freeze-thaw cycles

2.2 力学特性演化规律

图4为冻融循环作用下石英岩试样的力学特性劣化规律。由图4可知,随着冻融循环次数的增加,石英岩的压密段逐渐增长,峰值应变呈增大的趋势,单轴抗压强度和弹性模量均呈指数衰减,当冻融循环次数由0增加至80时,弹性模量由17.09 GPa降至11.66 GPa,降低了31.8%;单轴抗压强度由108.02 MPa降至73.96 MPa,降低了31.5%。其中当冻融循环次数由40增加至60时,单轴抗压强度由99.34 MPa降至78.59 MPa,降低了19.2%,降低幅度最大。综上可知,冻融循环对石英岩的力学特性产生了明显的劣化作用,其原因为岩石在冻融循环过程中产生胀缩变形,同时受到岩石内部水的相变产生的冻胀应力,导致岩石内部颗粒之间发生错动,原生裂隙逐渐扩展,裂隙数量逐渐增加,岩石力学参数出现明显下降。由于石英岩的初始孔隙率较低,前期冻融循环作用对石英岩的影响较小,随着冻融循环次数的增加,岩石内部损伤逐渐累积,冻胀力作用导致岩石内部的导水空间不断扩大,促进冻融损伤的进一步加剧。
图4 冻融循环作用下石英岩的力学特性劣化规律

Fig.4 Degradation law of mechanical properties of quartzite under different freeze-thaw cycles

2.3 岩石破坏特性分析

不同冻融循环次数下石英岩单轴压缩试验的破坏模式如图5所示。由图5所示,不同冻融循环次数下石英岩在单轴压缩试验中均呈现脆性破坏的特征,随着冻融循环次数的增加,石英岩的破坏模式逐渐由剪切破坏向拉-剪复合破坏转变,当冻融循环次数<20时,试样大致沿对角线位置形成剪切破坏面,试样整体较为完整;当冻融循环次数>40时,试样破坏面的倾角逐渐增大,裂隙数目明显增多;当冻融循环次数达到80时,试样形成2条大致竖直的贯穿破坏面,且产生一定的鼓胀变形,整体较为破碎。
图5 单轴压缩试验石英岩的破坏模式

Fig.5 Failure modes of freeze-thaw quartzite under uniaxial compression

图6为石英岩在不同冻融循环次数下破坏断面的电镜扫描图像。由图6可知,当冻融循环次数<20时,石英岩的破坏断面较为平整,矿物颗粒的完整性好,且矿物颗粒之间的胶结程度较高,裂隙数量较少;当冻融循环次数大于40时,随着冻融循环次数的增加,石英岩的破坏断面逐渐变得凹凸不平,矿物颗粒之间的胶结程度明显变差,出现大量裂纹、棱角及脱落的矿物颗粒,同时,在冻融循环的作用下矿物颗粒的强度也发生了弱化,部分矿物颗粒发生了破坏。
图6 不同冻融循环次数下石英岩破坏断面的微观形貌(500倍)

Fig.6 Micro morphology (magnified by 500 times) of quartzite failure section under different freeze-thaw cycles

综上可知,冻融循环作用对岩石产生了明显的劣化作用,使得矿物颗粒强度及矿物颗粒之间的胶结性发生弱化,促进了岩石孔隙和裂隙的发展,增大了岩石在承受外荷载作用前的初始损伤,岩石微观力学特性的叠加导致了其宏观力学特性发生变化,最终导致石英岩的破坏模式发生转变。

2.4 能量演化规律

岩石的变形破坏本质上是内部能量的积累和耗散演化的结果。在试验过程中,岩石的变形可分为可逆变形和不可逆变形两部分,在可逆变形的过程中,岩石吸收的能量主要转化为内部的弹性应变能,当发生不可逆变形时,部分能量以塑性变形、损伤、摩擦和热辐射等形式耗散,称为耗散能。根据热力学第一定律,如果忽略试验过程中与外界环境的热交换,则岩石吸收的总能量仅转化为岩石内部的弹性应变能和耗散能,即
U = U e + U d 　 。
式中: U为岩石吸收的总能量(MJ/m3); U e为岩石内部的弹性应变能(MJ/m3); U d为耗散能(MJ/m3)。 U 、 U e 、 U d在应力-应变曲线中的关系如图7所示[22]。
图7 弹性应变能与耗散能的关系示意图

Fig.7 Relationship between elastic strain energy and dissipated energy in the stress-strain curve

图7中, σ i 、 ε i 、 ε e i分别为应力-应变曲线中任意一点对应的应力、应变和弹性应变;Eu为卸荷弹性模量,其取值一般与弹性模量相同。
由图7可得岩石破坏过程中吸收的总能量、弹性应变能和耗散能计算式,即
U = ∫ σ i d ε i 　 ,
U e = 1 2 ε e i σ i = σ i 2 2 E u 　 ,
U d = U - U e 　 。
通过式(1)—式(4)计算单轴压缩试验中不同冻融循环次数下石英岩试样吸收的总能量、弹性应变能和耗散能,得到其能量演化过程,如图8所示。
图8 石英岩单轴压缩试验过程中的能量演化规律

Fig.8 Energy evolution curves of quartzite with different freeze-thaw cycles under uniaxial compression

从图8可知,通过分析加载过程中的耗散能和弹性应变能的变化趋势,可将冻融循环后单轴压缩条件下的石英岩试样能量演化过程分为4个阶段:
(1)压密阶段(OA段),试样吸收的部分能量主要以试样内部裂隙闭合的形式耗散,少部分转化为弹性应变能,在此阶段,随着应变的增加,弹性应变能基本等于耗散能。
(2)弹性变形阶段(AB段),随着应变的增大,弹性应变能的增大速率远大于耗散能。总能量和弹性应变能均以较大的速率增大,耗散能曲线近似水平,表明试样吸收的能量主要转化为弹性应变能,耗散能基本保持不变。
(3)裂隙扩展阶段(BC段),随着荷载的不断增加,试样内部的裂隙逐渐连通,导致部分弹性应变能转化为耗散能,耗散能曲线出现一定幅度的升高,弹性应变能在峰值强度附近达到最大值,说明岩样的累积能量已达到极限。
(4)峰后破坏阶段(CD段),随着应变的增大,弹性应变能曲线急剧减小,耗散能急剧增大。这是由于试样中的裂隙在峰值点后一直延伸,形成贯通裂缝,试样中储存的弹性应变能以动能、摩擦能和热能的形式迅速释放,最终导致岩石承载能力的丧失。
根据压密阶段和弹性阶段中弹性应变能和耗散能的变化规律,本文定义弹性能耗比K为耗散能Ud与弹性应变能Ue的比值,即
K = U d / U e 　 。
分析不同冻融循环次数下石英岩试样单轴压缩试验过程中的能量演化规律,发现当 K达到1.2后,耗散能基本保持稳定,弹性应变能快速增大,因此确定K=1.2为压密阶段和弹性变形阶段的分界点,即完全压密点,完全压密点对应的试样轴向应变为压密应变,压密应变与冻融循环次数的关系曲线如图9所示。从图9可知,石英岩试样的压密应变随冻融循环次数增加大致呈现线性增大的特点,其拟合关系式为
ε A n = 0.002   89 n + 0.443   95 　 。
式中 ε A n为冻融循环 n次后石英岩试样单轴压缩条件下的压密应变。
图9 不同冻融循环次数下石英岩的压密应变

Fig.9 Strain corresponding to the complete compaction point of quartzite under different freeze-thaw cycles

3 冻融损伤本构模型的建立

3.1 损伤变量及本构方程

冻融损伤会引起岩石力学特性的劣化,在岩石的力学参数上得到响应,因此可通过弹性模量来定义岩石的冻融损伤变量,即
D n = 1 - E n E 0 　 。
式中: D n为冻融循环 n次后的岩石冻融损伤变量; E n为冻融循环 n次后岩石的弹性模量; E 0为未冻融岩石的弹性模量。
冻融损伤变量与冻融循环次数的关系如图10所示,石英岩的冻融损伤变量随冻融循环次数增加大致呈线性增大的特点,其拟合关系式为
D n = 0.005   17 n 　 。
图10 不同冻融循环次数下石英岩的冻融伤变量

Fig.10 Freeze-thaw damage variables under different freeze-thaw cycles

在荷载作用下,定义受荷损伤变量 D q为某一应力水平下失效单元数Nf与初始状态下总单元数 N的比值,即
D q = N f N 　 。
岩石受荷载作用时,其单元体的破坏是随机发生的,本文假设岩石单元的损伤服从Weibull分布,其概率密度函数为
φ ( F ) = m F f F m - 1 e x p - f F m 　 。
式中: f为岩石单元体强度;m和 F为Weibull分布函数的参数。
则 D q为 f的累积分布函数,得到岩石在荷载作用下的受荷损伤变量为
D q = ∫ 0 f φ ( x ) d x = 1 - e x p - f F m 　 。
岩石在冻融循环和外荷载共同作用下产生的损伤并非是冻融循环和外荷载分别作用下损伤的简单叠加,而是冻融循环和外荷载作用耦合而成的整体效应。根据文献[23]提出的冻融损伤模型,得到在冻融循环和外荷载共同作用岩石的总损伤变量 D为
D = D n + D q - D n D q 　 。
将式(7)和式(11)代入式(12),可得
D = 1 - E n E 0 e x p - f F m 　 。
假定岩石服从广义胡克定律,得到冻融循环作用下承受荷载的岩石在主应力方向的损伤模型,即
σ i = 1 - D E 0 ε i + 2 μ 0 σ 3 　 。
式中: σ i为岩石的轴向应力; ε i为轴向应力为 σ i时岩石的轴向应变; σ 3为岩石的径向应力; μ 0为岩石的初始泊松比。
将式(13)代入式(14),可得
σ i = E n E 0 E 0 ε i + 2 μ 0 σ 3 e x p - f F m 　 。
考虑到石英岩具有明显的脆性特性,本文假定岩石单元体强度服从最大拉应变准则,即
f = f ( ε ) = ε 　 。
式中 ε为岩石的最大轴向应变。
将式(16)代入式(15),可得
σ i = E n ε i + 2 μ 0 E n E 0 σ 3 e x p - ε i F m 　 。

3.2 考虑压密阶段的分段损伤本构模型

根据不同冻融循环次数下石英岩试样的单轴压缩试验结果可知,岩石在单轴加载的过程中存在明显的压密段,且压密应变随冻融循环次数的增加大致呈现线性增大的特点。在压密阶段,切线模量随着应变的增大而逐渐增大,即压密段曲线形状呈现下凹的变化趋势,而在弹性阶段中,应力-应变曲线随着应变的增大呈线性增大的变化趋势,仅通过式(17)难以准确描述应力-应变曲线的变化,因此,本文以完全压密点为分段点,根据文献[24]提出的分段损伤本构模型建立方法,基于式(17)建立考虑岩石压密段的分段本构方程,见式(18)。
σ i = 1 - D E 0 ε i + 2 μ 0 σ 3 = E n ε i + 2 μ 0 E n E 0 σ 3 1 - e x p - ε i F 1 n m 1 n , ε i ≤ ε A n ; E n ε i - ε A n + 2 μ 0 E n E 0 σ 3 e x p - ε i - ε A n F 2 n m 2 n + σ A n , 　 　 ε i > ε A n 　 。
式中 σ A n为冻融循环 n次后岩石完全压密点对应的应力; m 1 n和 F 1 n为冻融循环 n次后岩石应力-应变曲线压密段Weibull分布函数的参数; m 2 n和 F 2 n为冻融循环 n次后岩石应力-应变曲线非压密段Weibull分布函数的参数。当 ε i ≤ ε A n时,式(18)描述的是压密阶段岩石的本构关系,当 ε i > ε A n时,式(18)描述的是非压密阶段岩石的本构关系,包括弹性变形阶段、裂隙扩展阶段和峰后破坏阶段。

3.3 分段损伤本构模型验证

本节基于冻融循环条件下石英岩单轴压缩试验的试验结果对分段损伤本构模型的准确性进行验证。采用数据拟合的方法对分段损伤本构模型的参数进行求解,根据文献[20],岩石损伤本构模型理论曲线的形状主要由指数项决定,其中 m表征岩石的脆性特性,当应力达到峰值后,应力下降速率随 m的增大而增大,即 m越大,岩石的脆性特征越明显; F与岩石的峰值强度相关。求得不同冻融循环次数条件下石英岩分段损伤本构模型参数如表2所示,其中 σ p n和 ε p n分别为冻融循环 n次后岩石的峰值应力和峰值应力点对应的应变。不同冻融循环次数条件下石英岩的单轴压缩试验与理论计算结果的应力-应变曲线对比如图11所示。
表2 不同冻融循环次数条件下石英岩分段损伤本构模型参数

Table 2 Parameters of piecewise damage constitutive model of quartzite under different freeze-thaw cycles

冻融循环
次数n		 弹性模量
E n/GPa		 压密段 非压密段
ε A n/10-2 σ A n/MPa m 1 n F 1 n ε p n/10-2 σ p n/MPa m 2 n F 2 n
0 17.09 0.45 24.52 2.03 0.71 0.97 108.02 35.06 0.58
20 14.66 0.50 25.51 1.85 0.75 1.11 104.54 33.65 0.66
40 13.27 0.56 25.67 1.68 0.92 1.17 99.34 29.02 0.69
60 12.16 0.60 24.28 1.54 1.04 1.16 82.52 27.68 0.60
80 11.66 0.69 25.64 1.48 1.20 1.18 73.96 20.12 0.55
图11 石英岩单轴压缩试验与理论计算结果对比

Fig.11 Comparison of stress-strain curves of quartzite between experimental and theoretical results

从表2和图11可知,在压密阶段,随着冻融循环次数的增加, m 1 n逐渐减小, F 1 n逐渐增大,岩石压密的曲线随着冻融循环次数的增加逐渐变缓;在非压密阶段,随着冻融循环次数的增加, m 2 n逐渐减小, F 2 n随着冻融循环次数的增加变化较小,其范围为0.55~0.69,说明冻融循环作用对岩石的延性特征具有一定的增强作用。较经典损伤本构模型,考虑压密段的岩石分段损伤本构模型与试验数据的匹配度明显更好,该模型可更准确地描述冻融损伤石英岩的变形破坏特性。

4 结论

本文对西南艰险山区某高陡边坡的低孔隙率石英岩进行了不同冻融循环次数条件下的单轴压缩试验,分析了冻融循环作用后低孔隙率石英岩的力学劣化和能量演化规律,提出岩石完全压密点的确定方法,建立了考虑岩石压密阶段的分段损伤本构模型。得到的主要结论如下:
(1)因石英岩初始孔隙率较低,前期冻融循环作用对石英岩的影响较小,当冻融循环次数>40时,石英岩的力学性能出现明显劣化,矿物颗粒强度及矿物颗粒之间的胶结性发生弱化,破坏模式由剪切破坏逐渐向拉-剪复合破坏转变,试样破坏后的裂隙数量明显增多。
(2)根据加载过程中石英岩的能量演化规律,确定弹性能耗比K(耗散能/弹性应变能)为1.2对应在应力-应变曲线上的点为完全压密点,对应的压密应变随冻融循环次数增加呈现线性增大的特点。
(3)基于统计损伤力学理论,并以完全压密点为分段点,建立考虑岩石压密段的分段本构模型,经验证,该模型的理论计算结果与试验数据的匹配度明显好于经典冻融损伤本构模型,能够更准确地描述石英岩的冻融-受荷损伤演化过程。

References

Publishing order | Descend order by publishing year | Descend order by cited within
[1]
王通, 刘先峰, 侯召旭, 等. 碎裂状顺层岩质边坡地震动力响应与破坏模式[J]. 工程科学与技术, 2023, 55(2): 39-49.

(WANG Tong, LIU Xian-feng, HOU Zhao-xu, et al. Seismic Dynamic Response and Failure Mode of Cracked Bedding Rock Slope[J]. Advanced Engineering Sciences, 2023, 55(2): 39-49. (in Chinese))

[2]
申艳军, 杨更社, 荣腾龙, 等. 岩石冻融循环试验建议性方案探讨[J]. 岩土工程学报, 2016, 38(10): 1775-1782.

(SHEN Yan-jun, YANG Geng-she, RONG Teng-long, et al. Proposed Scheme for Freeze-thaw Cycle Tests on Rock[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2016, 38(10): 1775-1782. (in Chinese))

[3]
闻磊, 李夕兵, 苏伟. 冻融循环影响下金属矿山边坡坚硬岩石物理力学性质研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2015, 32(4): 689-696.

(WEN Lei, LI Xi-bing, SU Wei. Study of Physico-mechanical Characteristics of Slope Hard Rocks of Metal Mine Influenced by Freeze-thaw Cycles[J]. Journal of Mining & Safety Engineering, 2015, 32(4): 689-696. (in Chinese))

[4]
朱珍德, 色麦尔江·麦麦提玉苏普, 方若进, 等. 冻融循环作用下砂岩卸荷强度特性试验及损伤特性研究[J]. 长江科学院院报, 2018, 35(3):1-5,12.

DOI

(ZHU Zhen-de, Semerjan Memetyusup, FANG Ruo-jin, et al. Unloading Strength Characteristics and Damage Characteristics of Sandstone under Freeze-thaw Cycles[J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 2018, 35(3): 1-5, 12. (in Chinese))

DOI

[5]
杨鸿锐, 刘平, 孙博, 等. 冻融循环对麦积山石窟砂砾岩微观结构损伤机制研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2021, 40(3): 545-555.

(YANG Hong-rui, LIU Ping, SUN Bo, et al. Study on Damage Mechanisms of the Microstructure of Sandy Conglomerate at Maijishan Grottoes under Freeze-thaw Cycles[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2021, 40(3): 545-555. (in Chinese))

[6]
宋勇军, 程柯岩, 孟凡栋. 冻融作用下裂隙岩石损伤破坏声发射特性研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2023, 40(2): 408-419.

(SONG Yong-jun, CHENG Ke-yan, MENG Fan-dong. Research on Acoustic Emission Characteristics of Fractured Rock Damage under Freeze-thaw Action[J]. Journal of Mining & Safety Engineering, 2023, 40(2): 408-419. (in Chinese))

[7]
刘慧, 杨更社, 申艳军, 等. 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[J]. 岩石力学与工程学报, 2023, 42(5):1136-1149.

(LIU Hui, YANG Geng-she, SHEN Yan-jun, et al. CT Visual Quantitative Characterization of Meso-damage Evolution of Sandstone under Freeze-thaw-loading Synergistic Effect[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2023, 42(5): 1136-1149. (in Chinese))

[8]
宋彦琦, 刘济琛, 邵志鑫, 等. 冻融循环条件下灰岩物理力学性能试验[J]. 科学技术与工程, 2020, 20(2):741-746.

(SONG Yan-qi, LIU Ji-chen, SHAO Zhi-xin, et al. Experimental Study on Physical and Mechanical Properties of Limestone under Freeze-thaw Cycles[J]. Science Technology and Engineering, 2020, 20(2):741-746. (in Chinese))

[9]
汤明高, 许强, 邓文锋, 等. 冻融及加卸荷条件下川藏交通廊道典型岩石力学特性的劣化规律[J]. 地球科学, 2022, 47(6): 1917-1931.

(TANG Ming-gao, XU Qiang, DENG Wen-feng, et al. Degradation Law of Mechanical Properties of Typical Rock in Sichuan-Tibet Traffic Corridor under Freeze-thaw and Unloading Conditions[J]. Earth Science, 2022, 47(6): 1917-1931. (in Chinese))

[10]
QIN L, ZHAI C, LIU S, et al. Changes in the Petrophysical Properties of Coal Subjected to Liquid Nitrogen Freeze-thaw—a Nuclear Magnetic Resonance Investigation[J]. Fuel, 2017,194:102-114.

[11]
牛亮, 穆锐, 陈俊. 含天然微裂隙岩石的力学特性试验研究[J]. 长江科学院院报, 2020, 37(2): 141-146.

DOI

(NIU Liang, MU Rui, CHEN Jun. Experimental Study on Mechanical Properties of Rock Containing Natural Micro-fractures[J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 2020, 37(2): 141-146. (in Chinese))

DOI

[12]
王桂林, 杨证钦, 张亮, 等. 干湿循环节理砂岩单轴压缩声发射演化特征[J]. 长江科学院院报, 2023, 40(2): 81-86, 94.

DOI

(WANG Gui-lin, YANG Zheng-qin, ZHANG Liang, et al. Acoustic Emission Evolution Characteristics of Jointed Sandstone at Drying-Wetting Damage under Uniaxial Compression[J]. Journal of Changjiang River Scientific Research Institute, 2023, 40(2): 81-86, 94. (in Chinese))

[13]
谭皓, 宋勇军, 郭玺玺, 等. 冻融裂隙砂岩细观损伤与应变局部化研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2022, 41(12):2485-2496.

(TAN Hao, SONG Yong-jun, GUO Xi-xi, et al. Research on Meso-damage and Strain Localization of Fractured Sandstone after Freeze-thaw Cycles[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2022, 41(12): 2485-2496. (in Chinese))

[14]
楚亚培, 张东明, 王满, 等. 基于核磁共振技术和压汞法的液氮冻融煤体孔隙结构损伤演化规律试验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2022, 41(9): 1820-1831.

(CHU Ya-pei, ZHANG Dong-ming, WANG Man, et al. Experiment Study on Influence of Liquid Nitrogen Freeze-thaw on Pore Structure of Coal Based on Nuclear Magnetic Resonance Technology and Mercury Intrusion Methods[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2022, 41(9): 1820-1831. (in Chinese))

[15]
杨更社, 申艳军, 贾海梁, 等. 冻融环境下岩体损伤力学特性多尺度研究及进展[J]. 岩石力学与工程学报, 2018, 37(3): 545-563.

(YANG Geng-she, SHEN Yan-jun, JIA Hai-liang, et al. Research Progress and Tendency in Characteristics of Multi-scale Damage Mechanics of Rock under Freezing-thawing[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2018, 37(3): 545-563. (in Chinese))

[16]
张慧梅, 杨更社. 冻融与荷载耦合作用下岩石损伤模型的研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2010, 29(3): 471-476.

(ZHANG Hui-mei, YANG Geng-she. Research on Damage Model of Rock under Coupling Action of freeze-thaw and Load[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2010, 29(3): 471-476. (in Chinese))

[17]
张慧梅, 谢祥妙, 彭川, 等. 三向应力状态下冻融岩石损伤本构模型[J]. 岩土工程学报, 2017, 39(8):1444-1452.

(ZHANG Hui-mei, XIE Xiang-miao, PENG Chuan, et al. Constitutive Model for Damage of Freeze-thaw Rock under Three-dimensional Stress[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2017, 39(8): 1444-1452. (in Chinese))

[18]
肖鹏, 陈有亮, 杜曦, 等. 冻融循环作用下砂岩的力学特性及细观损伤本构模型研究[J]. 岩土工程学报, 2023, 45(4): 805-815.

(XIAO Peng, CHEN You-liang, DU Xi, et al. Mechanical Properties of Sandstone under Freeze-thaw Cycles and Studies on Meso-damage Constitutive Model[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2023, 45(4): 805-815. (in Chinese))

[19]
许梦飞, 姜谙男, 张勇, 等. 基于Hoek-Brown准则的岩体冻融-荷载耦合损伤模型及其算法研究[J]. 应用基础与工程科学学报, 2021, 29(3): 702-717.

(XU Meng-fei, JIANG An-nan, ZHANG Yong, et al. A Coupling Damage Model under Freeze-thaw Cycles and Loading Based on Hoek-Brown Criterion and Its Algorithm Research[J]. Journal of Basic Science and Engineering, 2021, 29(3): 702-717. (in Chinese))

[20]
候超, 靳晓光, 何杰, 等. 基于最大拉应变准则的冻融岩石损伤模型研究[J]. 西南交通大学学报, 2023, 58(5): 1045-1055.

(HOU Chao, JIN Xiao-guang, HE Jie, et al. Research on Damage Model of Rock under Freeze-thaw Cycles Based on Maximum Tensile Strain Criterion[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2023, 58(5): 1045-1055. (in Chinese))

[21]
刘泉声, 黄诗冰, 康永水, 等. 岩体冻融疲劳损伤模型与评价指标研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2015, 34(6):1116-1127.

(LIU Quan-sheng, HUANG Shi-bing, KANG Yong-shui, et al. Fatigue Damage Model and Evaluation Index for Rock Mass under freezing-thawing Cycles[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2015, 34(6): 1116-1127. (in Chinese))

[22]
贾蓬, 毛松泽, 孙占阳, 等. 冻融损伤砂岩的能量演化及分段本构模型[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(3): 908-919.

(JIA Peng, MAO Song-ze, SUN Zhan-yang, et al. Energy Evolution and Piecewise Constitutive Model of Freeze-thaw Damaged Sandstone[J]. Journal of Central South University (Science and Technology), 2023, 54(3): 908-919. (in Chinese))

[23]
张慧梅, 孟祥振, 彭川, 等. 冻融-荷载作用下基于残余强度特征的岩石损伤模型[J]. 煤炭学报, 2019, 44(11): 3404-3411.

(ZHANG Hui-mei, MENG Xiang-zhen, PENG Chuan, et al. Rock Damage Constitutive Model Based on Residual Intensity Characteristics under Freeze-thaw and Load[J]. Journal of China Coal Society, 2019, 44(11): 3404-3411. (in Chinese))

[24]
GAO F, XIONG X, XU C, et al. Mechanical Property Deterioration Characteristics and a New Constitutive Model for Rocks Subjected to Freeze-thaw Weathering Process[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2021,140:104642.

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