第10期 周科平等：粗、细粒径花岗岩冻融损伤机理及其演化规律 1251· 出现了一定的增长：试验过程中岩样表面逐渐出现 孔径的孔隙在两种花岗岩内部含量较大，可依此将 细小的游离颗粒，且随着冻融次数的增加而增多： 岩石内孔隙分为大、中、小三类，岩样中孔隙以中 细粒花岗岩质量变化率较小，说明冻融作用对细粒 小孔隙为主.对比图1(a)和图1(b)可以发现：在 花岗岩损伤程度比粗粒花岗岩低 相同的冻融条件下，细粒花岗岩检测到的信号幅度 2.2核磁共振T,分布及孔隙度变化 比粗粒花岗岩要略低：粗粒花岗岩T,时间最大值 (1)横向弛豫时间T2分布变化.核磁共振T2 为464.2~811.1ms,细粒花岗岩T2时间最大值为 分布反映了孔隙的分布情况，T2值与孔隙尺寸呈 403.7533.7ms,表明细粒花岗岩内的孔隙数量和 正比关系.采用Mini-60型核磁共振分析系统，对 最大孔隙孔径均比粗粒花岗岩少；随着冻融次数的 冻融循环前后岩样的孔隙变化进行了测试，得到了 增加，两种岩样的孔隙在温度变化和成岩颗粒两种 不同粒径岩样的横向弛豫时间T2图谱，如图1所 效应的交互作用下不断萌生、发育和扩展，使得核 示.从图1中可以看出，花岗岩的T2分布图主要 磁共振检测到的信号值大幅度提高，说明岩样在冻 由三个波峰组成，从左往右第一、二波峰均较为明 融损伤作用下孔隙数量有了很大的提高. 显，而第三波峰信号较弱，说明这三个波峰所对应 表1冻融循环试验前后试样的质量及其变化率 Table 1 Mass and change rate of granite samples before and after freezing-thawing cycle 冻融次数 粗粒花岗岩 细粒花岗岩 冻融前质量/g 冻融后质量/g 质量变化率/%冻融前质量/g 冻融后质量/g 质量变化率/% 0 459.38 479.42 30 475.50 477.35 0.39 485.36 486.52 0.24 60 456.45 459.48 0.66 475.51 475.89 0.08 90 471.49 473.65 0.46 482.50 482.69 0.04 800r (a) 700 800[b) 700 600 一0次冻融循环 600 ·一0次冻融循环 500 →30次冻融循环 ,30次冻融循环 400 ,60次冻融循环 500 60次冻融循环 90次冻融循环 400 90次冻融循环 300 300 200 200 100 100 0 0.01 0.1 110100100010000 0.010.1 110100100010000 T2/ms T/ms 图1粗粒花岗岩(a)和细粒花岗岩(b)在不同冻融循环次数下的T2谱 Fig.1 T2 distribution of coarse-grain granite (a)and fine-grain granite (b)under different freezing-thawing cycles (2)岩样孔隙度变化.核磁共振T2分布中每一 (3)岩石细观结构损伤演化.核磁共振技术检 个T2值都代表了一种孔径的孔隙，而信号幅度可 测得到冻融前后岩样的孔隙成像如图2所示.成像 以通过计算转化成孔隙度，即T2分量值所代表孔 中圆形亮色区域为样品图像，周围黑色区域是底色. 径孔隙在岩样中的孔隙度，由此可通过T弛豫时 图像的亮度反映了岩石中含水量，即色泽越亮，代 间计算岩样的孔隙度.冻融前后8组花岗岩试样的 表的孔隙孔径越大.从图2中可见，冻融前后，成像 孔隙度见表2.从表2可见：通过核磁共振检测得 中亮色区域的变化明显，图2(a)、2(c)和2(e)为粗 到的真空饱和岩样的初始孔隙度（冻融前）存在一 粒花岗岩经历30、60和90次冻融循环后的成像对 定的个体差异，随着冻融次数的增加，各组试样的 比.可见冻融前均存在一个或多个亮度明显的孔隙 孔隙度均有了一定程度的提高，孔隙度变化率与冻 集中区，冻融后这些孔隙集中区在范围和亮度上均 融循环次数呈正相关关系：冻融试验前后，相同冻 有了很大的提高，并且开始与集中区周边的孔隙进 融次数下细粒花岗岩的孔隙度较粗粒花岗岩要小， 行联接贯通：其中经历了60次冻融循环的试样比 表明细粒花岗岩致密性较高 其他两组孔隙密集度更高，表明冻融前后该岩样孔