????巖體凍結(jié)過程中水/冰相變和水分遷移引起的凍脹力是誘發(fā)巖體凍脹開裂的主要原因，特別是在季節(jié)性凍融循環(huán)期間，凍脹力萌生與消散導(dǎo)致節(jié)理、裂隙反復(fù)張開和閉合，改變了地質(zhì)體的物理力學(xué)性質(zhì)，嚴(yán)重影響巖體的強(qiáng)度、完整性和穩(wěn)定性，長此以往，容易引發(fā)由凍脹風(fēng)化導(dǎo)致的巖傾覆、滑坡、崩塌、落石等災(zāi)害。此外，巖體及工程結(jié)構(gòu)的凍脹風(fēng)化也將嚴(yán)重威脅高寒高海拔地區(qū)自然資源的安全開發(fā)和工程設(shè)施的長期性能保持?，F(xiàn)有研究已取得了一些令人滿意的結(jié)果，但凍脹風(fēng)化是一個(gè)復(fù)雜的過程，目前仍然缺乏較為完備的理論，阻礙了對這一過程的深入理解。

????為此，中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所施工過程力學(xué)研究團(tuán)隊(duì)提出了基于巖體孔隙中水分原位凍結(jié)與遷移共同作用的“有效體積膨脹系數(shù)”的概念，實(shí)現(xiàn)了對現(xiàn)有三種主流凍脹機(jī)理（體積膨脹理論、分凝勢凍脹理論和混合凍脹理論）的統(tǒng)一解釋；在此基礎(chǔ)上，建立了考慮冰/巖力學(xué)性質(zhì)、應(yīng)力水平、冰/水相變、水分遷移和巖石孔隙結(jié)構(gòu)特征的多孔介質(zhì)凍脹力計(jì)算模型，揭示了完整巖石凍融損傷演化機(jī)理；并據(jù)此進(jìn)一步建立了考慮宏觀裂隙中“冰梁形成→冰楔滑移→裂隙擴(kuò)展”三階段演化特征的凍脹力計(jì)算模型，揭示了不同破壞形式下(冰梁斷裂破壞、冰巖界面破壞、巖石裂隙尖端破壞)凍脹力演化特征，實(shí)現(xiàn)了低溫相變巖體細(xì)觀孔隙和宏觀裂隙凍脹力求解方法全覆蓋，為低溫及凍融環(huán)境下巖體凍脹損傷劣化特征的定量描述以及寒區(qū)隧道凍脹破壞過程的準(zhǔn)確表征提供了理論支撐。

????研究成果發(fā)表于International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences、Cold Regions Science and Technology等期刊，研究工作得到了國家自然科學(xué)基金（52279119, 51991392）、西藏自治區(qū)科技計(jì)劃項(xiàng)目（XZ202201ZY0021G）、國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目（973計(jì)劃，2010CB05006）等項(xiàng)目資助。

????論文鏈接：

????https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2018.04.016

????https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2024.105726

圖1 介質(zhì)凍脹數(shù)學(xué)模型

圖2 孔隙巖石凍脹試驗(yàn)的預(yù)測結(jié)果

圖3 裂隙巖石凍脹試驗(yàn)的預(yù)測結(jié)果