1试验方案设计
在冻融循环试验前，将挑选好的片麻岩试样进行饱和处理[1]。然后，将试样表面水分擦干放入冻融试验箱进行冻融循环试验。冻融温度设置在-25℃~25℃，冻融时长为24小时，即冻12小时、融12小时，冻融循环次数为0，10，20，40和60次。
力学试验采用YAW-2000型压力试验机，加载速率设置为0.05mm/min，该试验机的最大量程、精确度以及加载模式等信息详见已有文献[2,3]。具体试验步骤如下：
（1）取出冻融后的试样，将其表面水分擦干，端部涂抹凡士林以避免端部摩擦；
（2）将试样放在压力盘中央，对试样进行位移控制模式的加载，直至破坏；
（3）加载结束后，将应力-应变关系曲线导出，并确定片麻岩的单轴抗压强度和弹性模量。
2试验结果讨论与分析
2.1应力-应变关系曲线
根据压缩试验结果，得到不同冻融循环次数下片麻岩试样全过程应力-应变关系曲线，如图1所示。试样的应力-应变曲线整体表现先上升后下降的趋势，大致可划分为如下四个阶段：
（1）裂隙压密阶段，轴向压力从0MPa开始增加，试样中的孔隙和裂隙被逐渐压密，应力-应变呈上凹型，经历冻融循环次数越多的试样，压密阶段表现的特征越明显；
（2）弹性变形阶段，随着轴向压力的增加，曲线的斜率基本保持不变，近似为一条直线，此时试样发生弹性变形；
（3）塑性屈服阶段，在达到峰值强度前，试样内部发生微裂隙的萌生、扩展和连通，受冻融循环的影响，试样表现出明显的塑性屈服特性；
（4）峰后破坏阶段，轴向应力达到峰值后，应力迅速下降，试样内部的结构发生破坏，宏观上表现为明显的裂纹，此时随着轴向压力的持续增加，试样彻底破坏；随着冻融循环次数的增加，峰后应力-应变曲线变得越来越平缓，所需时间逐渐增加，这说明冻融循环作用下试样脆性降低，塑性增强。
图1 不同冻融循环次数下试样的应力-应变关系曲线
2.2力学参数
频繁的冻融循环对岩石产生损伤作用，表现为宏观尺度上岩石力学性能的劣化和微观尺度上孔隙裂隙的发育。每种试验条件下，对片麻岩试样重复进行3次压缩试验，分析其力学参数的平均值。图2和图3为试样单轴抗压强度和弹性模量与冻融循环次数的关系。可以看出，随着冻融循环次数增加，试样的单轴抗压强度和弹性模量单调减小，当试样经过10、20、40、60次循环时，单轴抗压强度分别降低10.47%、22.88%、29.07%、43.81%；弹性模量分别降低13.86%、25.98%、37.68%和43.53%。此外，拟合公式表明，冻融循环次数与单轴抗压强度和弹性模量之间存在负线性关系，这与Momeni等[4]所研究的力学结果相一致。不同之处在于，由于岩性的不同，Momeni等和本研究所描述的力学参数的线性程度有所差异，他们的花岗岩孔隙率较低，仅为0.86%~1.33%，因而对冻融循环不敏感。
图2 不同冻融循环次数下试样单轴抗压强度变化规律
图3 不同冻融循环次数下试样弹性模量变化规律
3结论
在单轴压缩条件下，片麻岩试样经历了裂隙压密阶段、弹性变形阶段、塑性屈服阶段和峰后破坏阶段，且随着冻融循环次数的增加，试样脆性降低、塑性增强，试样的单轴抗压强度和弹性模量均线性降低。
参考文献
[1] 赵红鹤，杨小林，高富强，等. 不同含水率岩石试样制备方法探讨[J]. 洛阳理工学院学报(自然科学版)，2014，24(01)：4-7.
[2] 霍健，张泉，陶治臣，等. 单向应力作用下地下采空区顶板破坏规律特征[J]. 有色金属工程，2024，14(01)：130-137.
[3] 郭鹏，王永岩，冯学志，等. 岩石力学实验高低温环境试验箱的研制与应用[J]. 实验力学，2020，35(01)：118-126.
[4] Momeni A, Abdilor Y, Khanlari G, et al. The effect of freeze–thaw cycles on physical and mechanical properties of granitoid hard rocks. Bulletin of Engineering Geology and the Environment. 2016, 75, 1649-56.