第４３卷第１期２０２１年１月
沈 阳 工 业 大 学 学 报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏｌ ４３Ｎｏ １Ｊａｎ ２０２１
收稿日期：２０１８－０５－２１．
基金项目：国家自然科学基金项目（５１５７９０９３，５１４７９１９３）；中国博士后科学基金项目（２０１３Ｍ５３１７７３）；国家９７３计划项目（２０１５ＣＢ０５７９０５）．作者简介：张 帆（１９８１－），女，江苏仪征人，副教授，博士，主要从事岩石力学和岩土材料多场耦合等方面的研究．
本文已于２０１９－１１－０４１１∶１７在中国知网优先数字出版．网络出版地址：ｈｔｔｐ：∥ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／２１．１１８９．Ｔ．２０２０１２２１．１１１０．００８．ｈｔｍｌ
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建筑工程
ｄｏｉ：１０．７６８８／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１６４６．２０２１．０１．１５
张 帆１，２
，操旺进１，胡大伟２，盛 谦２
（１ 湖北工业大学土木建筑与环境学院，武汉４３００６８；２ 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学和工程国家重点实验室，武汉４３００７１）
摘 要：针对水下隧道火灾喷水灭火降温过程中围岩的渗透性问题，对高温水冷后循环加卸载条件下花岗岩的渗透性开展了试验研究．以高温（２５、４００和９００℃）水冷后的花岗岩试样为研究对象，通过轴向压应力循环加卸载过程中气体渗透性试验，研究花岗岩渗透率变化规律．结果表明：轴 向压应力循环加卸载试验过程中，花岗岩试样的卸载模量随着高温水冷处理温度升高而减小，随着轴向压应力增大，卸载模量总体呈上升趋势，气体渗透率随温度升高而增大；花岗岩ＢＥＴ比表面积与ＢＪＨ孔体积在９００℃高温水冷后明显减小．
关 键 词：花岗岩；水下隧道火灾；高温水冷；循环加卸载；卸载模量；气体渗透率；比表面
积；孔径分析
中图分类号：ＴＵ４５８ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００－１６４６（２０２１）０１－００８２－０９
Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｇｒａｎｉｔｅｕｎｄｅｒｃｙｃｌｉｃｌｏａｄｉｎｇａｎｄｕｎｌｏａｄｉｎｇ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｆｔｅｒｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｔｅｒｃｏｏｌｉｎｇ
ＺＨＡＮＧＦａｎ１，２，ＣＡＯＷａｎｇ ｊｉｎ１，ＨＵＤａ ｗｅｉ２，ＳＨＥＮＧＱｉａｎ
２（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＨｕｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａ
ｎ４３００６８，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｅｏｍｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＲｏｃｋａｎｄＳｏｉｌＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ４３００７１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｐｒｏｂｌｅｍｏｆｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｄｕｒｉｎｇｔｈｅｓｐｒｉｎｋｌｅｒｃｏｏｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｔｈｅｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｔｕｎｎｅｌｆｉｒｅ，ａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｇｒａｎｉｔｅｕｎｄｅｒｃｙｃｌｉｃｌｏａｄｉｎｇａｎｄｕｎｌｏａｄｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｆｔｅｒｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｔｅｒｃｏｏｌｉｎｇｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄ．Ｔａｋｉｎｇｔｈｅｇｒａｎｉｔｅｓａｍｐｌｅｓａｆｔｅｒｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｔｅｒｃｏｏｌｉｎｇａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ（２５℃，４００℃ａｎｄ９００℃）ａｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔｓ，ｔｈｅｃｈａｎｇｅｒｕｌｅｏｆｇｒａｎｉｔｅｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｇａｓｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｔｅｓｔｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃｙｃｌｉｃｌｏａｄｉｎｇａｎｄｕｎｌｏａｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｕｎｄｅｒａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｓｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｄｕｒｉｎｇｔ
ｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｙｃｌｉｃｌｏａｄｉｎｇａｎｄｕｎｌｏａｄｉｎｇｔｅｓｔｕｎｄｅｒａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｓｓ，ｔｈｅｕｎｌｏａｄｉｎｇｍｏｄｕｌｕｓｏｆｇｒａｎｉｔｅｓａｍｐｌｅｓｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｏｌｉｎｇｗａｔｅｒ，ｗｈｉｌｅｇｅｎｅｒａｌｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｓｓ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｇａｓｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｎｄｔｈｅＢＥＴｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａａｎｄＢＪＨｐｏｒｅｖｏｌｕｍｅｏｆｇｒａｎｉｔｅｏｂｖｉｏｕｓｌｙｄｅｃｒｅａｓｅａｆｔｅｒｔｈｅｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｔｅｒｃｏｏｌｉｎｇａｔ
９００℃．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒａｎｉｔｅ；ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｔｕｎｎｅｌｆｉｒｅ；ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｔｅｒｃｏｏｌｉｎｇ；ｃｙｃｌｉｃｌｏａｄｉｎｇａｎｄｕｎｌｏａｄｉｎｇ；
ｕｎｌｏａｄｉｎｇｍｏｄｕｌｕｓ；ｇａｓｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ；ｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａ；ｐｏｒｅｓｉｚｅａｎａｌｙｓｉｓ
随着中国经济的高速发展、隧道修建技术的日臻完善以及人们环保意识的不断增强，水下隧道已经成为跨越江河湖海的优先交通方式．水下隧道长期运营过程中围岩受到地应力和高水头压力的作用，其稳定性对水下隧道的服役寿命及车辆的安全通行具有十分重要的影响．有些水下隧道建成运行后发生了严重的火灾事故，相比于地面建筑火灾，水下隧道内火灾表现出来的特点有：升温速度快、温度高，对围岩结构破坏性大，随后的喷水造成温度急剧下降非常容易进一步引起围岩热损伤．此外，水下隧道在火灾后期继续使用过程中的交通荷载和其他外力作用使得围岩受到循环荷载的作用．水下隧道火灾不仅严重威胁人的生命和财产安全，而且火灾引起的高温以及随后喷水降温过程对隧道围岩危害巨大，如裂隙、爆裂甚至崩塌等．这种高温以及随后的急剧冷却过程对围岩的力学性能和渗透性的影响分析对评估水下隧道长期安全性至关重要．
科研人员对高温和荷载作用下岩石的损伤特性进行了大量研究．Ｓｕ等［１］对细砂岩进行４００～１０００℃热处理，研究了高温对细砂岩物理力学特性的影响，发现细砂岩变形参数对温度敏感；Ｐｅｎｇ等［２］对岩石进行２００、４００、６００℃高温处理后进行单轴压缩试验，研究热损伤引起岩石物理化学特性的变化；Ｓａｉａｎｇ等［３］对４００、７５０、１１００℃高温水冷后花岗岩进行单轴压缩和巴西劈裂试验，从微观角度分析了花岗岩力学性能的变化；Ｌｉｕ等［４］在不同温度和不同冲击载荷下，采用ＳＨＰＢ系统对大理岩进行动态力学试验，发现不同温度下大理岩动态破坏形式存在显著差异；渠成 等［５］利用多场耦合分析软件建立了不同裂隙几何模型，得到了不同
裂隙产状下模型整体导热系数；Ｂｒｏｔóｎｓ等［６－９］对高温作用后脆性岩石的物理力学和热学性能进行了大量研究，对高温状态下岩石的弹性模量、泊松比、峰值强度、超声波波速、热膨胀率、导热系数以及热扩散系数等参数的演化规律进行了分析；陈世万等［１０］用不同温度和不同加热速率对热损伤后的北山花岗岩展开岩石压缩全过程渗透率试验，发现６００℃后花岗岩渗透率在压缩全过程中持续下降，加热速度高于５℃／ｍｉｎ时，温度梯度导致热应力诱发裂隙产生．
可以发现，高温和荷载作用对岩石的力学特性和渗透性造成一定影响．然而，关于高温以及随后的急剧冷却过程对岩石的力学特性和渗透性影响规律的研究还较少．本文以高温水冷后花岗岩为对象，对不同围压下花岗岩试样在轴向压应力循环加卸载过程中的力学行为和气体渗透性进行了试验研究．
１ 试验概况
１ １ 试样加工与处理
试验岩样选用采于大别山地带细粒花岗岩，岩样构造致密，宏观均匀性好．通过Ｘ衍射试验测试分析得到其主要矿物成分及质量百分比含量分别为石英（１０ ０３％）、钾长石（２４ ５１％）、钠长石（３５ ４５％）、云母（２８ ７７％）、绿泥石（１ １６％）和方解石（０ １２％），其天然密度为２ ６０ｇ／ｃｍ３，孔隙率为０ ９２％．
非结构化数据管理
试验采用直径为５０ｍｍ、高度为１００ｍｍ的圆柱体试样，由岩石自动钻孔机、切割机和端面磨石机加工，试样的加工精度（包括岩石端面的平行度、平直度和垂直度）均控制在《水利水电工程岩石试验规程》（ＳＬ２６４ ２００１）规定范围之内，试样表面平整光滑，没有明显的缺陷．
花岗岩试样高温水冷处理温度分别为４００和９００℃，采用马弗炉进行加热．将试样整齐摆放入马弗炉炉膛，设定加热程序：设定加热速率为５℃／ｍｉｎ，升温至预定温度后保温４ｈ．待其到达预定时间后，用铁钳取出试样直接放入水中进行水冷，待其冷却至室温，使用干燥毛巾擦拭试样表面的水后，置入干燥箱中，设定恒温１０５℃，时间２４ｈ，使之充分干燥，之后取出试样备用．常温下的花岗岩试样为天然状态下的试样，不做处理．图１～２分别为马弗炉将试样加热至４００和９００℃的状态
．
图１ 加热至４００℃的试样
Ｆｉｇ １ Ｓａｍｐｌｅｈｅａｔｅｄｔｏ４００℃
图３为三种不同温度处理后花岗岩试样外观形态．从图３中可以看出，４００℃高温水冷后花岗岩的颜较常温下花岗岩颜未发生很大变化；而９００℃高温水冷后花岗岩试样的颜明显发生变化，由常温下的灰变成乳白．
３
８
第１期 张 帆，等：高温水冷后循环加卸载条件下花岗岩的渗透性
图２ 加热至９００℃的试样Ｆｉｇ ２ Ｓａｍｐｌｅｈｅａｔｅｄｔｏ９００
℃
图３ 不同温度处理后花岗岩试样外观形态对比Ｆｉｇ ３ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆａｐｐｅａｒ
ａｎｃｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｏｆｇｒａｎｉｔｅ
ｓａｍｐｌｅｓａｆｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ
１ ２ 试验准备１ ２ １ 三轴试验系统
常规三轴试验与循环加卸载试验设备为温度渗透应力化学全耦合（ＴＨＭＣ）多功能试验系统，如图４所示．三轴试验系统包括三轴压力室、高强度反力框架、高压电液伺服泵、微机系统、应变监测采集系统和附属装置组成．该试验系统可以实现岩
石的ＴＨＭＣ全耦合或局部耦合条件下常规三轴力学试验、卸荷试验和循环加卸载试验，压力室内部
有高精度轴向差动式位移传感器（
ＬＶＤＴ），变形的测量精度可达０ ０１ｍｍ，高精度电液伺服泵的压力精度可达到０ ０１ＭＰａ．进行短期循环加卸载试验或长期试验时，直接在试样粘贴应变片，轴向和侧向各用２个应变片，分别采集测量试样轴向和环向变形．１ ２ ２ 气体渗透试验
采用惰性气体测试高温水冷后循环加卸载条件下花岗岩的渗透率，测试气体通过减压阀将进气端的高压气体降低到一定压力，经过气体渗透管路从进气端注入三轴压力室渗流管路内部，如图５所示．１ ２ ３ 试验方案
试验围绕不同温度处理后以及不同围压作用，
进行轴向应力循环加卸载过程中花岗岩气体
图４ 温度渗透应力化学全耦合（ＴＨＭＣ）多功能试验系统
Ｆｉｇ ４ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｈｙｄｒｏ ｍｅｃｈａｎｏ ｃｈｅｍｉｃａｌ
（ＴＨＭＣ）ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｔｅｓｔｓｙｓｔｅ
ｍ
图５ 气体渗透试验装置
Ｆｉｇ ５ Ｔｅｓｔｅｑｕｉｐｍｅｎｔｆｏｒｇａｓｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ
渗透率测试，主要研究循环加卸载作用对花岗岩气体渗透性的影响．试验方案如下：进行常规三轴压缩试验和轴向应力循环加卸载试验，围压选为５、１０、１５、２０和３０ＭＰａ．围压采用目标加
载控制方式，轴压采用位移加载控制方式，加载速率为０ ０１ｍｍ／ｍｉｎ，卸载速率为０ ０１ｍｍ／ｍｉｎ．先加载围压，待围压保持稳定后开始加载轴压，常规三轴压缩试验直接加载至试样破坏．
轴向应力循环加卸载试验采用等增量加卸载方式，按照花岗岩三轴峰值强度平均值的４５％～９５
％等增量分为６级加卸载应力水平，完整应力路径为：０—４５％σｍａｘ—１ＭＰａ—５５％σｍａｘ—１ＭＰａ—６５％σｍａｘ—１ＭＰａ—７５％σｍａｘ—１ＭＰａ—８５％σｍａｘ—１ＭＰａ—９５％σｍａｘ—１ＭＰａ—加载直至试样破坏．每完成一次循环加卸载后（即轴向压力卸载到１ＭＰａ）进行气体渗透试验．
２ 循环加卸载条件下气体渗透试验
宁乡城北中学本文结合轴向应力循环加卸载结果与气体渗透性结果对花岗岩循环加卸载应力应变曲线、卸载模量和渗透率进行分析．为得到花岗岩峰值强
４８沈 阳 工 业 大 学 学 报 第４３卷
度的平均值，本文先进行了常规三轴压缩试验，为后续进行的循环加卸载试验提供数据基础．表１为常温状态下和高温水冷处理后的花岗岩常规三轴压缩试验的峰值强度．
表１ 花岗岩常规三轴压缩试验的峰值强度Ｔａｂ １ ＰｅａｋｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｇｒａｎｉｔｅａｆｔｅｒｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｒｉａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｔｅｓｔＭＰａ围压（σ
３
）２５℃４００℃９００℃
０５１０１５２０３０１３７ ２９４ ７４７ ４１５３ ２９９ ６４４ ４１６０ ５１０４ ２５３ ６２１７ ５１９４ ９１７０ ３２０９ ０１８０ ８１６９ ４２３８ ２２００ ５１６５ １３１３ ３２６１ ６２３５ ０２８１ ８２８４ ６２３７ ９３０７ ６２８７ ０２６９ ２３５７ １３２８ ８２７７ ９３７９ ３３６９ ８２９５ ６３６４ ２３５６ １２９３ ０４４７ ９４１３ ２３２６ ６４２０ ７４１０ ６３３５ ７４０７ ８４１７ ６３７９ ５５０３ １５０１ ７４２４ ０４９２ ９４７０ ６４３８ ０５１４ ３４５７ ６４５５ ９
２ １ 循环加卸载试验
图６为不同高温水冷后以及不同围压作用下花岗岩循环加卸载应力应变曲线．随着高温水冷处理温度的升高，花岗岩循环加卸载试验的峰值强度也随之降低，这与常规三轴压缩试验结果相吻合．从图６
中可以看出，４００℃高温水冷后的花岗岩相比较于常温下，峰值强度和弹性模量并没有发生很大弱化，当高温水冷处理温度达到９００℃时，花岗岩在循环加卸载条件下的峰值强度和弹性模量出现明显弱化．从应力应变曲线上可以看出，花岗岩在循环加卸载压缩过程中均出现体积压缩和膨胀变形，即在低应力水平下花岗岩体积出现压缩，且加卸载过程不可重复，循环加卸载过程中产生塑性变形和残余应变，这种现象在９００℃高温水冷作用后最为明显．
图７为通过轴压循环加卸载试验得到花岗岩试样典型的应力应变曲线．其中，图７ａ为花岗岩试样循环加卸载全过程应力应变曲线，图７ｂ为循环加卸载过程中花岗岩第２级与第３级加卸载应力下得到的应力应变曲线．从图７ａ
可以看
向应变很小，这主要是由于试样内部裂隙发生闭合所致；在弹性阶段，岩石应力应变基本呈线性关系，轴向与环向应变随着应力的增大呈线性增加，试样变形主要是矿物颗粒的弹性变形；当应力增加到试样极限承载能力附近时进入屈服阶段，岩样内部强度较低的材料逐步屈服，内部裂隙不断产生、发展和贯通，轴向应力应变曲线偏离直线，环向应变迅速增加；当应力达到试样的极限能力进入破坏
阶段时，环向应变急剧增大，可以理解为试样在该阶段轴向与环向变形的变化主要是由于岩样内部新裂隙沿主控破裂面的滑移和张开的综合作用所致
．
图７ ９００℃水冷后循环加卸载条件下花岗岩应力应变曲线
Ｆｉｇ ７ Ｓｔｒｅｓｓ ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅｓｏｆｇｒａｎｉｔｅｕｎｄｅｒｃｙｃｌｉｃ
ｌｏａｄｉｎｇａｎｄｕｎｌｏａｄｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｆｔｅｒ
ｗａｔｅｒｃｏｏｌｉｎｇａｔ９００℃
sj opera花岗岩试样在循环加卸载条件下表现出明显
的记忆性，试样循环加卸载过程中形成的包络线
整体趋势与常规三轴压缩试验的应力应变曲线
相吻合，但每一次加卸载过程都会产生一定的残
金融时报中文网余变形，并随着循环周次（应力上限）的增加而逐
渐增大，表明加卸载过程并非完全的弹性过程，且
在同一级循环加卸载试验过程中，试样的加卸载
路线并不能完全重合，卸载段的应力应变曲线始
终滞后于加载段的应力应变曲线，从而形成滞回
环．从图７ｂ可以看出，同一级加卸载后，卸载段曲
线明显滞后于加载段曲线，滞回环直接表明了花
岗岩加卸载过程中表现出的不可逆变形特征，且
卸载后的再加载过程初始阶段对应的应力应变
曲线低于其前一次加载过程对应的应力应变曲
线，当加载应力超出其前一次加载幅值应力后，随
着加载应力增加，应变沿正常加载过程与变形特
征发展相对应，表明卸载过程不会影响岩石破坏
对应的总体变形特征，且当应力卸载完成时，滞回
曲线没有封闭，说明花岗岩在循环加卸载过程中
存在塑性变形．滞回环的存在反映了花岗岩试样在
循环加卸载试验过程中能量耗散形成的内部损伤．
图８为３种高温水冷后不同循环加卸载条件
下花岗岩卸载模量与循环阶段关系．从图８中可
以看出，在同一温度处理后，随着围压增大，循环
真情耀中华
加卸载过程中花岗岩试样的卸载模量呈增大趋
势；在同一围压作用下，随着高温水冷处理温度的
升高，热应力作用使花岗岩试样内部产生裂隙，花
岗岩循环加卸载试验过程中试样的卸载模量不断
减小．此外，随着轴向循环应力的增大，４００和９００℃
高温水冷后的花岗岩试样在循环加卸载过程中的
卸载模量经历开始阶段的上升阶段，随后的平缓
阶段，有些接近峰值点的卸载模量甚至出现了降
低．原因在于随着轴向加载的进行，岩样中原始和
热损伤引起的裂隙闭合部分逐渐增多，造成其卸
载模量也会越来越大．但是当轴向加载到一定程
度时，由于应力引起的裂隙越来越多，造成其卸载
模量出现平缓态势．最后，当有些试样的循环应力
比较接近峰值强度时，试样内部出现了大量微裂
隙，从而造成有些试样的卸载模量降低，这一点在
常温试样上体现得尤为明显，这是因为其内部含
有原始裂隙较少．图８ａ中常温下卸载模量与循环
阶段关系、图８ｄ中常温下卸载模量与循环阶段关
系和图８ｅ中４００℃处理后卸载模量与循环阶段
关系中没有第一循环阶段的数据，这是由于花岗
岩试样峰值强度具有离散性，在循环加卸载试验
过程中，第一级应力值（４５％σ
ｍａｘ
）的理论取值大
于试验试样的实际值，导致试样在按照理论值
９５％σ
ｍａｘ甲苯胺蓝
应力级加载过程中破坏，所以试样循环加
卸载过程只进行了５次循环．图８ｅ中常温试样的
卸载模量最后一个点出现上升，这是因为试样破坏
前后产生宏观裂隙，宏观裂隙处变形增大，其他处
变形恢复，该试样宏观破裂处不在应变片处，所以
应变片采集应变变小，导致计算卸载模量增大．
２ ２ 气体渗透试验
本文进行高温水冷处理后循环加卸载条件下
的花岗岩试样气体渗透试验，研究高温水冷的花
岗岩内部由于骤冷产生的温度裂隙和轴向应力循
环加卸载过程中产生的损伤．Ｄａｖｙ等［１１］通过质６
８沈 阳 工 业 大 学 学 报 第４３卷
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