高溫處理后大理巖的損傷指標(biāo)分析及強(qiáng)度預(yù)測

陳柄杞　蔡英鵬　徐穎　付巖　劉基業(yè)

摘 要：為量化巖石受高溫后的損傷程度，以高溫處理后的房山大理巖為研究對象，從基本物理參數(shù)、細(xì)觀結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)等多角度對巖石熱損傷程度及演化過程展開研究。首先，選取25～850 ℃8個(gè)溫度水平對試樣進(jìn)行熱處理;然后，采用CT掃描和SEM技術(shù)分別獲得熱處理后巖石細(xì)微觀結(jié)構(gòu)隨溫度的演化過程;最后，結(jié)合大理巖受熱后的細(xì)觀特點(diǎn)，提出物相變異數(shù)指標(biāo)，結(jié)合波速、密度、CT值等指標(biāo)共同描述熱損傷，并在此基礎(chǔ)上分段建立含損傷指標(biāo)的高溫巖石壓縮強(qiáng)度預(yù)測公式。結(jié)果表明，4種指標(biāo)在不同溫度階段的單軸抗壓強(qiáng)度中表現(xiàn)出不同的敏感性，其中在25～250 ℃階段，波速變化最敏感;在250～450 ℃階段，CT值最敏感;而在450～700 ℃階段，物相變異數(shù)最敏感?；诿舾兄笜?biāo)可得到單軸壓縮強(qiáng)度預(yù)測公式，對地下深部工程的巖體開挖、支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等具有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：巖土力學(xué);房山大理巖;損傷演化;三維CT掃描;物相變異數(shù)

中圖分類號：TU521.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract：In order to quantify the degree of rock damage caused by high temperature，the Fangshan marble under high temperature was used to explore the degree of rock thermal damage and evolution process from the basic physical parameters，mesostructure and microstructure.First，samples were treated at eight temperatures within the range of 25～850 ℃.Then，the microstructure evolution of rock with temperature was obtained through CT scanning technology and SEM test.The coefficient of phase variation proposed in this paper，combined with microscopic characteristics of marble after heating，wave velocity，density and CT value described the thermal damage.The results show that the four indexes embody different sensitivity with the change of uniaxial compressive strength at different temperature stages.Among them，the wave velocity response is the most obvious in the range of? 25～250 ℃;at 250～450 ℃，the CT value can best reflect the change of thermal damage;at 450～700 ℃，the coefficient of phase variation is the most sensitive to the degree of damage.Based on the results，the uniaxial compressive strength prediction formula of rock treated by high temperature containing damage index is established in sections.The uniaxial compressive strength can be predicted based on some sensitive factors，which has some reference for the excavation of rock mass and the design of supporting structure in deep underground engineering.

Keywords：rock and soil mechanics;Fangshan marble;damage evolution;three dimensional computerized tomography （CT）;coefficient of phase variation

巖石材料宏觀表現(xiàn)出的力學(xué)行為往往是由材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化造成的，因此深入研究巖石的微觀結(jié)構(gòu)特征對工程建設(shè)有重要意義[1-5]。在影響巖石材料力學(xué)性質(zhì)的諸多因素當(dāng)中，溫度起著不容忽視的作用，在深地工程中高溫作用表現(xiàn)得尤為突出。近年來，在深部鉆探工程、核廢料處理[6]、地下煤氣化[7-8]以及地下空間的開發(fā)利用等眾多領(lǐng)域中均涉及到巖石的熱損傷問題，巖石經(jīng)受高溫作用后物理和力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，這對于地下礦山的開采、地?zé)豳Y源的開發(fā)與利用以及地下空間的建設(shè)具有重要影響[9-14]，解決這一難題需要從微觀本質(zhì)入手對實(shí)際問題進(jìn)行分析。

巖石作為一種復(fù)雜的地質(zhì)材料，受高溫作用其內(nèi)部的原生缺陷會(huì)發(fā)生明顯改變，從而導(dǎo)致宏觀力學(xué)性能的劣化。科研人員為了定量分析巖石力學(xué)性能的高溫劣化作用，提出了描述熱損傷的定量指標(biāo)。例如：張志鎮(zhèn)等[15]和楊科等[16]引入了彈性模量對熱損傷進(jìn)行定量，并分別建立了溫度與花崗巖和煤巖強(qiáng)度的關(guān)系;YAO等[17]建立了以CT描述熱損傷的紅砂巖動(dòng)態(tài)拉伸強(qiáng)度公式。此外，波速[15，18]、聲發(fā)射累計(jì)數(shù)[19]以及微結(jié)構(gòu)參數(shù)[20]等指標(biāo)均被提出用來對熱損傷進(jìn)行定量描述?？梢?，人們一直在尋找能反映高溫對巖石作用規(guī)律的最佳指標(biāo)。

然而，與一般荷載不同的是，溫度不僅會(huì)使巖石產(chǎn)生物理性損傷[20-22]，還會(huì)改變巖石物相組分[23-25]，這使得對巖石熱損傷機(jī)理的研究更加復(fù)雜。針對這種情況，科研人員采用微觀測試手段研究高溫對巖石的作用機(jī)理。徐小麗等[19]對高溫下的花崗巖進(jìn)行了X射線衍射實(shí)驗(yàn)，分析其不同溫度處理后的物相特征，認(rèn)為巖石組分變化和結(jié)晶態(tài)相變是導(dǎo)致巖石力學(xué)性質(zhì)在高溫環(huán)境下突變的重要原因;VIDANA等[23]使用熱重分析和X射線衍射方法研究了玄武巖從室溫加熱到800 ℃過程中的礦物成分變化，認(rèn)為礦物成分對巖石的熱處理行為作用顯著。在不同溫度階段，巖石內(nèi)部發(fā)生了不同的變化，在宏觀上則表現(xiàn)出力學(xué)性質(zhì)的突變或者差異。[JP2]例如：片麻巖在不同溫度區(qū)間其力學(xué)性質(zhì)變化有所差異[26]，在低溫段（25～200 ℃）與中溫段（200～400 ℃）強(qiáng)度隨溫度增大表現(xiàn)出完全相反的變化趨勢。砂巖的縱波波速在不同溫度范圍內(nèi)下降幅度有明顯區(qū)別，聲學(xué)特性與力學(xué)特性變化規(guī)律差異較大[18]?？梢?，巖石微觀結(jié)構(gòu)的改變形式對溫度存在依賴性，即不同的溫度階段所呈現(xiàn)的熱損傷本質(zhì)不同。因此，從微觀本質(zhì)出發(fā)，將高溫作用進(jìn)行階段劃分后分析，是研究溫度荷載對巖石作用機(jī)理的一種重要方法。

事實(shí)上，巖石對溫度荷載的響應(yīng)復(fù)雜，用單一指標(biāo)去評價(jià)不同溫度區(qū)間的損傷程度也是不可取的，這使得實(shí)際工程中對于不同溫度損傷后的巖石很難做出合適的防護(hù)、挖掘等施工決策。為解決單一定量指標(biāo)無法全面反映不同溫度值對巖石熱損傷的問題，深入了解熱處理對大理巖內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的影響特征，嘗試采用多種定量損傷指標(biāo)方法進(jìn)行對比分析，對溫度范圍進(jìn)行分段處理，分別采用最敏感的指標(biāo)去響應(yīng)損傷程度。本文以房山大理巖為研究對象，從波速、密度、細(xì)觀結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)等多角度反映巖石在熱處理過程中的變化，進(jìn)一步探討在高溫作用下房山大理巖各定量損傷指標(biāo)的敏感性及損傷演化過程，基于敏感指標(biāo)得到單軸壓縮強(qiáng)度的預(yù)測公式。

1 試樣制備

巖樣為細(xì)晶大理巖，取自于北京房山地區(qū)，俗稱漢白玉，屬變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物成分為白云石，含量在98%以上，還含有少量石英[27-28]。其應(yīng)用范圍廣泛，常見于建筑裝飾、雕像等，有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值;地下常以大型巖體出現(xiàn)，地下工程經(jīng)常會(huì)遇到此類巖石，因此有重要的研究意義。此外，國內(nèi)外學(xué)者對房山大理巖進(jìn)行了大量研究，其物理力學(xué)性質(zhì)相對明確[28-29]。為降低試樣形狀或尺寸對溫度處理的影響，將試樣加工成Φ40 mm×25 mm圓盤狀，并對試樣斷面進(jìn)行打磨處理。所需試樣均取自同一塊母巖，加工、制備以及儲(chǔ)藏條件均一致，因此認(rèn)為進(jìn)行溫度處理前試樣的初始條件一致。

依據(jù)前人對大理巖的研究成果，選取8個(gè)溫度級別（25，105，250，350，450，550，700和850 ℃）對試樣進(jìn)行熱處理。為了使巖石盡可能均勻地受到熱損傷，加熱速度控制在2 ℃/min。當(dāng)爐溫達(dá)到設(shè)定溫度后，保持恒溫120 min，然后在爐內(nèi)自然冷卻至室溫。經(jīng)各級溫度處理后試樣形態(tài)見圖1。由圖1可知，經(jīng)過25～450 ℃，試樣表面無明顯變化;在450 ℃后觸摸有輕微粗糙感;經(jīng)700 ℃處理后，試樣顏色呈微黃色，試樣表面砂化現(xiàn)象明顯且顆粒極易脫落，在空氣中擱置24 h后，試樣表面部分崩解;850 ℃時(shí)，試樣降至室溫3 h后迅速崩解，空氣中的水分進(jìn)入試樣內(nèi)部后使得結(jié)構(gòu)完全破壞。因此，后文的分析不包含850 ℃的情況。

2 大理巖熱損傷檢測

2.1 密度、波速分析

試樣經(jīng)過溫度處理后，分別對降至室溫的試樣進(jìn)行密度和縱波波速測量，測量所得數(shù)據(jù)的平均值如表1所示。結(jié)果顯示，隨著熱處理溫度的增加，大理巖試樣的密度和縱波波速總體呈現(xiàn)降低趨勢，僅在105 ℃波速有所增加。具體表現(xiàn)為大理巖的密度在25～450 ℃區(qū)間下降幅度很小，不足0.1%，此階段的變化主要是巖石中水分子、結(jié)晶水被析出，同時(shí)也形成一些微裂紋;而在450～700 ℃階段變化十分明顯，下降約3.75%，可能與發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有關(guān)。如圖2所示，縱波波速的下降速率與密度的變化剛好相反，在25～105 ℃階段波速隨溫度的升高反而出現(xiàn)上升的現(xiàn)象，這與文獻(xiàn)[30]有相似的結(jié)果;在105～250 ℃溫度區(qū)間波速又快速下降，下降幅度達(dá)55.6%;在250～700 ℃階段，隨著溫度的進(jìn)一步升高其下降幅度逐漸降低。需要注意的是在25～450 ℃階段密度變化不大，說明產(chǎn)生的裂紋多為微裂隙，對試樣體積影響不大。從化學(xué)反應(yīng)方程式可知[31]該過程中還伴隨氣體的釋放，因此化學(xué)反應(yīng)造成的固體質(zhì)量減少也是密度大幅下降的主要原因之一。

2.2 掃描電鏡分析

由圖2可知，波速、密度與溫度的變化存在2個(gè)拐點(diǎn)，分別是250 ℃和450 ℃。其中波速在250 ℃時(shí)出現(xiàn)最大降幅（52.6%），隨后波速下降程度逐漸趨緩。而密度則在450 ℃時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn)，隨后密度近乎直線下降。因此選取這2個(gè)溫度下對試樣進(jìn)行電鏡掃描（SEM）。出于對比分析的目的，對常溫和700 ℃處理后的試樣同樣采用SEM技術(shù)進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)分析，對應(yīng)的掃描結(jié)果（放大倍數(shù)為400）如圖3所示。

從圖3可以看出，在常溫狀態(tài)下，大理巖試樣存在原始缺陷;當(dāng)大理巖試樣經(jīng)歷250 ℃溫度損傷后，礦物顆粒表面變得相對粗糙，大理巖的礦物顆粒雖然仍排列較致密，但晶界裂紋開始增多，裂紋大小各異，這是造成波速快速下降的原因。當(dāng)經(jīng)歷450 ℃溫度處理后，礦物表面紋理明顯可見，粗糙度增加。礦物顆粒碎屑逐漸增多，而內(nèi)部礦物顆粒沿晶體邊界開始出現(xiàn)松動(dòng)跡象，晶界裂紋持續(xù)增多，有相互貫通的趨勢（圖3 c））;此外，少量碎屑的脫落，也造成了密度的急劇下降（圖2）。當(dāng)處理溫度升高至700 ℃后，礦物表面粗糙度進(jìn)一步增加，還伴有大量礦物顆粒碎屑產(chǎn)生，晶界裂紋不斷擴(kuò)展貫通（最大約140 μm），裂紋寬度也進(jìn)一步增加（最大約5 μm，圖3 d））。這一現(xiàn)象與主要礦物白云石大量分解成氧化鎂（MgO）和CO2有關(guān)[31]。

2.3 三維CT掃描分析

盡管從SEM圖像中能清晰地觀察到微觀的裂紋形態(tài)，但這僅僅是試樣表面局部的特征。計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)（computerized tomography，CT）可以實(shí)現(xiàn)對巖石類材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的無損檢測，獲取試樣內(nèi)部裂紋的宏觀形態(tài)，為研究溫度損傷對大理巖內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成的破壞情況提供了有效途徑[32]。因此，將不同溫度處理后的試樣在天津大學(xué)巖石工程與災(zāi)變防護(hù)實(shí)驗(yàn)室完成CT掃描，實(shí)驗(yàn)采用的是小焦斑模式，設(shè)置射線管電壓為150 kV，電流為62 μA，試樣CT掃描的分辨率為16.84 μm，穿透率約為13%。

不同溫度處理后大理巖CT掃描圖的中間面截圖（共1 440張，取中間第720張）如圖4所示。其中密度越小的物質(zhì)對X射線吸收越少，圖像相應(yīng)位置灰度越低，即顏色越深（例如裂紋或者周圍的空氣）;相反，密度較大的物質(zhì)顏色越淺。

大理巖試樣礦物成分相對單一，主要礦物成分白云石的密度（2.86 g/cm3）和石英（2.65 g/cm3）相近。由圖4可知，700 ℃處理后的大理巖在CT最優(yōu)分辨率的條件下，仍然未見裂紋產(chǎn)生，其他高溫處理后的巖石也未見明顯不同。為了對巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量描述，已有多篇文獻(xiàn)[33-36]提出采用CT值描述其區(qū)別。

為測得準(zhǔn)確的CT值，以純水作為對照物，根據(jù)式（1）即可獲得各個(gè)溫度處理后試樣的CT值。

為了減小誤差，試樣CT掃描切片后，用中間200張圖的平均值作為試樣的CT值。由圖5可知，CT均值隨著溫度的增加總體呈現(xiàn)下降趨勢，這一結(jié)果與YAO等[17]結(jié)果一致。但是，CT均值僅能反映熱損傷的平均變化，無法獲得熱損傷的分布特征。因此，需要找到一種可以體現(xiàn)熱損傷三維分布的表征方法。眾所周知，大理巖中的主要化學(xué)成分CaMg（CO3）2經(jīng)過高溫處理后會(huì)分解成CaCO3和MgO[31]。夏開文等[27]采用XRD物相分析技術(shù)也進(jìn)一步證實(shí)了隨著處理溫度的增加，大理巖試樣內(nèi)部MgO的含量逐漸增加，并在700 ℃時(shí)CaMg（CO3）2分解完全?；谶@一事實(shí)，本文提出一種采用參照物定位物質(zhì)的方法，將高純氧化鎂與試樣拼接在一起進(jìn)行掃描，對應(yīng)的切片圖如圖6所示（為了明顯區(qū)別出氧化鎂這一礦物，將其顏色標(biāo)定為深藍(lán)色）。通過Voxelstudio軟件進(jìn)行三維重構(gòu)，采用CT圖像后處理中常用的閾值分割技術(shù)，將該氧化鎂參照物單獨(dú)提取，即可得到各級溫度損傷試樣中的氧化鎂分布。

由圖6可知，氧化鎂在不同溫度處理后試樣中的分布狀態(tài)不同。需要說明的是，由于試樣中存在異質(zhì)等閾值的現(xiàn)象（與氧化鎂對X射線衰減系數(shù)相近的物質(zhì)），在選取氧化鎂的閾值時(shí)，這些物質(zhì)也不可避免的同樣被表征，圖6中藍(lán)色物質(zhì)統(tǒng)稱為類氧化鎂。在常溫狀態(tài)下（25 ℃）類氧化鎂含量低，且分布相對均勻和隨機(jī)。隨著處理溫度的增加，類氧化鎂逐漸增加且聚集;其中，在450～700 ℃階段類氧化鎂的增加和聚集現(xiàn)象顯著，上述異質(zhì)等閾值現(xiàn)象對實(shí)驗(yàn)的影響可以忽略。到700 ℃高溫時(shí)，類氧化鎂均勻布滿整個(gè)試樣，由于850 ℃處理后的試樣冷卻至常溫后會(huì)很快崩解，因此無法有效地進(jìn)行三維重構(gòu)。類氧化鎂的含量與體積的比值可由Voxelstudio軟件直接提取，各溫度對應(yīng)的物質(zhì)含量見圖5。為了彌補(bǔ)CT定量表征的缺陷，將類氧化鎂物質(zhì)假設(shè)為損傷區(qū)，定義溫度損傷條件下大理巖的物相變異數(shù)為（規(guī)定常溫條件下試樣損傷為0）

3 損傷定量表征

3.1 敏感性分析

高龍山等[28]測量得到了該房山大理巖在不同溫度作用后的單軸壓縮強(qiáng)度，故本文采用此強(qiáng)度作為損傷程度的衡量標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步探究各定量損傷指標(biāo)與單軸壓縮強(qiáng)度的關(guān)系。

為了更好地分析各種指標(biāo)反映溫度損傷程度的敏感性以及合理性，繪制了這些指標(biāo)與單軸壓縮強(qiáng)度的關(guān)系圖，如圖8所示。

由圖8可以看出，密度與物相變異數(shù)隨單軸壓縮強(qiáng)度的變化趨勢十分相近，450 ℃之前，密度波動(dòng)不明顯，裂紋擴(kuò)展所形成的孔隙空間不大，總體積變化很小;隨著溫度的增大，大理巖發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，裂紋的進(jìn)一步增大和新物質(zhì)的生成使得密度開始顯著變化。本文基于新生成的物質(zhì)所提出的物相變異數(shù)對溫度有顯著依賴性，與密度變化相同，在450 ℃之前變化不明顯，之后與單軸壓縮強(qiáng)度有著顯著的相關(guān)關(guān)系。這2個(gè)指標(biāo)隨強(qiáng)度的變化特征表明在450 ℃之后大理巖發(fā)生了某種特殊的變化。由XRD物相分析可知，此溫度段發(fā)生了物質(zhì)組分變化，是由于白云石發(fā)生了分解反應(yīng)所引起的。[HJ2.1mm]

波速變化對裂紋的生長極為敏感[37]，前期溫度作用對大理巖的損傷主要表現(xiàn)為新裂紋的萌生，這一事實(shí)可以在250 ℃的SEM圖像中觀察得到。許多微裂紋的產(chǎn)生引起波速的顯著變化，超過250 ℃之后，波速的降低幅值相對較小，本文認(rèn)為這個(gè)溫度值是裂紋萌生與擴(kuò)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，發(fā)生以新裂紋萌生為主到裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展行為占主導(dǎo)地位的轉(zhuǎn)變，同時(shí)在450 ℃高溫作用后的大理巖SEM圖像中可以看到明顯的貫通裂紋（見圖3）。CT值的響應(yīng)結(jié)果與波速類似，兩者是由于同一原因?qū)е碌?，即裂紋的發(fā)展過程與溫度有顯著關(guān)系?；谶@種有著相近響應(yīng)關(guān)系的現(xiàn)象以及不同溫度段各指標(biāo)的響應(yīng)差異，可以把大理巖受高溫作用的過程分為3個(gè)階段：裂紋快速萌生階段（A）（25～250 ℃）;裂紋進(jìn)一步生長、貫通階段（B）（250～450 ℃）;新物質(zhì)生成伴隨裂紋擴(kuò)展階段（C）（450～700 ℃）。

由圖8可知，采用不同指標(biāo)衡量溫度損傷程度時(shí)會(huì)得到不同的結(jié)果，其中也不乏變化相近的情況，可將此類指標(biāo)稱為同類指標(biāo)。例如：波速與CT值;密度與物相變異數(shù)。這是熱損傷的微觀本質(zhì)變化所決定的，一種變化可能引起多個(gè)指標(biāo)的改變，微觀結(jié)構(gòu)決定宏觀物理性質(zhì)，同時(shí)，這些指標(biāo)的定量分析也有力地佐證了裂紋的生長規(guī)律及其對力學(xué)性質(zhì)的影響。大理巖在不同溫度作用階段受到不同物理化學(xué)變化控制，因此預(yù)測含熱損傷大理巖的單軸壓縮強(qiáng)度宜采用分段評估的方法，不同的溫度段采用最敏感的指標(biāo)去響應(yīng)，對提高強(qiáng)度預(yù)測的準(zhǔn)確性有重要意義。本文依據(jù)各指標(biāo)敏感程度以及獲取難度，給出不同溫度段敏感指標(biāo)選取建議。

A段：波速。波速與CT值的響應(yīng)最敏感，都可以很好地定量描述溫度損傷;波速從效率和經(jīng)濟(jì)成本上來說更有優(yōu)勢，而且可以更好地定量損傷。

B段：CT值。CT值的響應(yīng)最敏感，最適合作為表征定量損傷的參數(shù)。

C段：物相變異數(shù)。密度和物相變異數(shù)隨損傷程度變化更明顯，但是由于密度的數(shù)值變化不大和試樣高溫作用后易崩裂，要求的測量精度更高，難度更大，因而此溫度段不予推薦。而物相變異數(shù)則是通過新物質(zhì)生成推導(dǎo)計(jì)算出來的，計(jì)算精度高，對熱損傷極其敏感，適合作為此溫度段的敏感參數(shù)。

3.2 強(qiáng)度預(yù)測

由3.1得到了不同溫度段的敏感指標(biāo)，為了檢驗(yàn)其在強(qiáng)度預(yù)測方面的有效性，分別采用波速、CT值、物相變異數(shù)建立試樣在25～250 ℃，250～450 ℃，450～700 ℃ 3種不同溫度范圍下與單軸壓縮強(qiáng)度的函數(shù)關(guān)系，擬合結(jié)果如圖9所示。3種不同階段都反映單軸壓縮強(qiáng)度與對應(yīng)的敏感指標(biāo)有著較強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系，在某一溫度階段，一個(gè)指標(biāo)值有著唯一的單軸壓縮強(qiáng)度值相對應(yīng);其中CT值、物相變異數(shù)在表征熱損傷預(yù)測強(qiáng)度時(shí)變化較為穩(wěn)定，而波速隨強(qiáng)度的變化規(guī)律有所不同，這是溫度的熱脹作用引起的。

4 結(jié) 語

基于高溫會(huì)引起巖石內(nèi)部礦物成分變化這一事實(shí)，本文從物理性質(zhì)、細(xì)微觀結(jié)構(gòu)方面對大理巖在不同溫度（25～850 ℃）條件下產(chǎn)生的損傷進(jìn)行了定量研究，得到結(jié)論如下。

1）隨著熱損傷溫度的升高，溫度對房山大理巖的損傷不僅體現(xiàn)在物理參數(shù)的改變，還表現(xiàn)在物質(zhì)的變化上，在450 ℃之后，巖石礦物成分由CaMg（CO3）2逐漸向CaCO3和MgO轉(zhuǎn)變，本文提出了一種基于MgO生成量來定量評價(jià)溫度損傷的指標(biāo)——物相變異數(shù)。

2）根據(jù)波速、密度、CT值、物相變異數(shù)4種定量表征溫度損傷的參數(shù)與單軸壓縮強(qiáng)度的響應(yīng)關(guān)系，將大理巖受高溫作用分為3個(gè)階段，每階段主要發(fā)生的變化也存在差異。

3）房山大理巖在高溫作用下?lián)p傷演化的過程中，不同定量描述損傷程度的指標(biāo)在不同溫度段所表現(xiàn)出的敏感性存在差異。選用相對應(yīng)的建議指標(biāo)分別預(yù)測不同溫度范圍下熱損傷巖石單軸壓縮強(qiáng)度的方法是可行的。

本文以大理巖為例，引入物相變異數(shù)，結(jié)合傳統(tǒng)的密度、波速、CT值定量損傷指標(biāo)對高溫作用后巖石的損傷程度進(jìn)行了研究。采用相應(yīng)的敏感指標(biāo)，對熱損傷巖石動(dòng)態(tài)強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測、擴(kuò)大對敏感指標(biāo)的應(yīng)用范圍將是接下來的主要研究內(nèi)容;此外，所提出的強(qiáng)度預(yù)測公式對于其他巖石材料還需進(jìn)一步細(xì)化及驗(yàn)證。

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