基于孔隙演化的寒区隧道围岩冻融劣化机制与损伤本构模型

来源：中国血液净化杂志2024年第11期北京时间：

作者：孙克国, 贾敬龙, 潘兵兵, 王金金, 刘国强

单位：1. 西南交通大学　土木工程学院，四川　成都　610031","2. 中铁十九局集团有限公司，北京　100176

摘要：<p>岩石冻融损伤是寒区隧道工程研究的关键问题。为更好地了解寒区岩石的力学性质和冻融侵蚀引起的细观损伤，开展了冻融作用下花岗岩压缩试验、声波试验和CT扫描试验，得到了冻融岩石的物理力学参数和细观损伤特征。通过三维重构，对冻融岩石孔隙演化进行了定量分析，揭示了寒区隧道围岩冻融劣化机制；并基于连续损伤理论和微元统计理论，推导了考虑初始冻融损伤和残余变形的力学损伤本构模型。结果表明：冻融50次后，试样纵波波速下降16.60%，总孔隙率由7.98%增加至10.01%，线弹性模量、峰值应力和残余强度减小，而峰值应变增大；冻融作用能加强孔隙间的连通性发展，提高渗流效应，且增大岩石延展性破坏概率，软化特征明显；新建本构模型参数易确定，物理意义明确，具有较好的准确性和实用性，适用于描述冻融岩石破坏全过程的应力-应变关系，体现岩石残余强度特性。相关研究成果可为寒区隧道工程的服役性能分析提供理论指导。</p>

关键词：隧道工程,本构模型,CT扫描,花岗岩,冻融损伤,孔隙劣化