.1440 工程科学学报，第41卷，第11期 内部微孔隙延伸、连接形成裂缝，裂缝不断贯通、 2.4.1强度-电阻率无损检测模型 发展、连接周边微孔隙，絮状体逐渐消失，形成体 冻融循环的进行影响着固结体内部水分的含 积较大的蜂窝状块体，整体结构变得疏松：当冻融 量，进而影响到导电离子的活跃程度，同时在冻融 循环次数达到20次时，絮状、蜂窝状结构较少存 循环过程中孔隙水的相变过程影响着固结体的内 在，多为小体积板块状结构，微孔隙数量较少，多 部结构，从而影响到固结体的电阻率.将不同灰砂 为较大孔洞，结构整体性进一步破坏 比(1：4、1：8、1：10)、不同养护龄期(3、7、28d) 在冻融循环过程中，固结体内部孔隙与结构 的固结体试样在冻融循环过程中（冻融循环次数 变化，究其原因可能是孔隙中水分在冻结过程中 为0、5、10、15、20次时)的无侧限抗压强度与电 体积膨胀导致孔隙增大，在融化过程中体积缩小 阻率数据逐一对应，如图7(a、7(c)和7(e)所示，并 导致微裂隙发展、连接，进而将固结体分裂成块状 对冻融循环过程中固结体强度与电阻率的关系用 体并使块状体间不断贯通920固结体在冻融循 非线性函数模型进行拟合，得到固结体在冻融循 环过程中，固结体内部孔隙经历了增大、发展，最 环过程中强度与电阻率的拟合曲线，建立固结体 终贯通形成连续大孔洞的过程，使固结体整体结 强度与电阻率的数学函数模型，如图7(b)、7(d)、 构从密实状态向疏松状态发展， 7)所示.从图7(b)、7(d)、7)中可以看出，冻融循 2.4无损检测模型 环过程中固结体强度和电阻率呈正相关关系，电 冻融循环过程中，固结体试样的强度和电阻 阻率越大，强度越大；经过多次拟合得出冻融循环 率、超声波波速随冻融循环次数的变化规律相似， 过程中固结体强度与电阻率遵循对数关系，拟合 故对强度、电阻率和超声波波速通过冻融循环次 曲线公式见于图7(b)、7(d)、7()中，公式格式如 数进行联结，即可通过固结体的电阻率以及超声 式(4)所示，拟合相关系数均在0.94以上，曲线回 波波速来预测其强度，实现无损检测，在不破坏固 归效果较好，能够较好地反映固结体强度与电阻 结体的情况下获得其力学参数 率的关系 (a) (b 4.0- 拟合曲线3d 灰砂比1：4 20次 拟合曲线7d 20 3.5- ,拟合曲线28d ◆ 养护3d =ln(2.0659+0.0064p) 养护7d 10次 3.0- =0.9997 养护28d ●养护3d 5次 20次 ●养护7d 2.5- ●养护28d 15次 a=ln(2.9117+0.0069p) 2.0 10次 2=0.9901 5次 ·20次 1.5 0次 0=ln(-0.4029+0.0199p) 500 R=0.9598 1000 灰砂比1：4 电阻率(Q-m) 1500 2000 无侧限抗压强度MP 0次 10 5次 0 500 10001500 2000 2500 电阻率/(-m) (c) (d) 25- 一拟合曲线3d 拟合曲线7d 灰砂比1：8 20 2哒 拟合曲线28d 2.0- 养护3d 养护7d 0=lp-T.5493+0.0038p) 15次 2=0.9986 ●养护3d 养护28d 养护7d 1.5- 0次 =ln(0.8841+0.0021p) 10 ●养护28d 15次 10次 10次 =0.9937 1.0- 5次 500 2.0 0次 20次 0.5 5次 ln(0.9583+0.0009p) 1000 灰砂比1：8 2=0.9863 1500 10次 电阻率2m 2000 2500 无侧限抗压强度MPa 0次 0 500 10001500200025003000 电阻率/（Ω-m)内部微孔隙延伸、连接形成裂缝，裂缝不断贯通、 发展、连接周边微孔隙，絮状体逐渐消失，形成体 积较大的蜂窝状块体，整体结构变得疏松；当冻融 循环次数达到 20 次时，絮状、蜂窝状结构较少存 在，多为小体积板块状结构，微孔隙数量较少，多 为较大孔洞，结构整体性进一步破坏. 在冻融循环过程中，固结体内部孔隙与结构 变化，究其原因可能是孔隙中水分在冻结过程中 体积膨胀导致孔隙增大，在融化过程中体积缩小 导致微裂隙发展、连接，进而将固结体分裂成块状 体并使块状体间不断贯通[19−20] . 固结体在冻融循 环过程中，固结体内部孔隙经历了增大、发展，最 终贯通形成连续大孔洞的过程，使固结体整体结 构从密实状态向疏松状态发展. 2.4    无损检测模型 冻融循环过程中，固结体试样的强度和电阻 率、超声波波速随冻融循环次数的变化规律相似， 故对强度、电阻率和超声波波速通过冻融循环次 数进行联结，即可通过固结体的电阻率以及超声 波波速来预测其强度，实现无损检测，在不破坏固 结体的情况下获得其力学参数. 2.4.1    强度-电阻率无损检测模型 冻融循环的进行影响着固结体内部水分的含 量，进而影响到导电离子的活跃程度，同时在冻融 循环过程中孔隙水的相变过程影响着固结体的内 部结构，从而影响到固结体的电阻率. 将不同灰砂 比（1∶4、1∶8、1∶10）、不同养护龄期（3、7、28 d） 的固结体试样在冻融循环过程中（冻融循环次数 为 0、5、10、15、20 次时）的无侧限抗压强度与电 阻率数据逐一对应，如图 7(a)、7(c) 和 7(e) 所示，并 对冻融循环过程中固结体强度与电阻率的关系用 非线性函数模型进行拟合，得到固结体在冻融循 环过程中强度与电阻率的拟合曲线，建立固结体 强度与电阻率的数学函数模型，如图 7(b)、7(d)、 7(f) 所示. 从图 7(b)、7(d)、7(f) 中可以看出，冻融循 环过程中固结体强度和电阻率呈正相关关系，电 阻率越大，强度越大；经过多次拟合得出冻融循环 过程中固结体强度与电阻率遵循对数关系，拟合 曲线公式见于图 7(b)、7(d)、7(f) 中，公式格式如 式（4）所示，拟合相关系数均在 0.94 以上，曲线回 归效果较好，能够较好地反映固结体强度与电阻 率的关系. 0 500 1000 1500 2000 2500 1.0 500 1000 1500 2000 1.5 2.0 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 2.5 3.0 3.5 4.0 20 15 10 5 0 (b) σ=ln(−0.4029+0.0199ρ) R 2=0.9598 σ=ln(2.9117+0.0069ρ) R 2=0.9901 无侧限抗压强度/MPa 冻融循环次数 无侧限抗压强度/MPa 电阻率/(Ω·m) 电阻率/(Ω·m) 500 1000 1500 2000 2500 2.0 1.5 1.0 0.5 0 20 15 10 5 0 冻融循环次数 无侧限抗压强度/MPa 电阻率/(Ω·m) σ=ln(2.0659+0.0064ρ) R 2=0.9997 灰砂比1∶4 灰砂比1∶4 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 (d) 电阻率/(Ω·m) 灰砂比1∶8 灰砂比1∶8 无侧限抗压强度/MPa σ=ln(−1.5493+0.0038ρ) R 2=0.9986 σ=ln(0.8841+0.0021ρ) R 2=0.9937 σ=ln(0.9583+0.0009ρ) R 2=0.9863 (a) (c) 拟合曲线3 d 拟合曲线7 d 拟合曲线28 d 养护3 d 养护7 d 养护28 d 拟合曲线3 d 拟合曲线7 d 拟合曲线28 d 养护3 d 养护7 d 养护28 d 养护3 d 养护7 d 养护28 d 养护3 d 养护7 d 养护28 d 20次 15次 10次 5次 0次 20次 15次 10次 5次 0次 0次 5次 10次 15次 20次 0 5次 10 15次 20 0次 10次 次 0次 5次 10次 15次 20次 0次 5次 10次 15次 20次 · 1440 · 工程科学学报，第 41 卷，第 11 期