锚固裂隙岩体冻融损伤测试与表征参量研究综述

李聪 吴亮亮 张新宙 谢天 赵凯艺 蔡玮珍 张荣堂

摘要：寒区冻融循环作用可能导致边坡锚固岩体发生崩塌、滑坡灾害，为深入认识裂隙季节性体积变化对锚固岩体产生的损伤效应，开展锚固岩体的冻融损伤测试与评价研究。通过文献调研综述了裂隙岩体及锚固岩体宏细观损伤测试与表征量研究进展，从破坏性测试与非破坏性测试两个方面系统总结了岩体冻融损伤测试技术特点及适用范围。简要论述了适用于锚固裂隙岩体的损伤测试方法，包括拉拔试验、模型试验等破坏性测试，以及CT、声发射、超声波等非破坏性测试，并指出需注意非破坏性测试时金属材料的特殊响应问题。对岩体冻融损伤特征与表征参量进行了分析，并对锚固岩体冻融损伤测试问题的研究趋势进行了展望。综述成果对锚固裂隙岩体冻融损伤分析与研究具有一定参考意义。

关键词：裂隙岩体；锚固岩体；冻融循环；损伤特征；损伤测试

中图法分类号：TD313 文献标志码：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.02.012

文章编号：1006-0081（2024）02-0070-10

0 引 言

长期冻融循环作用极易导致高海拔山区发生岩体崩塌、滑坡等地质灾害。冻融循环作用引发的山体崩滑灾害将严重制约区域经济发展，对人民的生命财产安全构成威胁。随着西部大开发以及振兴东北战略的不断开展，寒区的基础建设项目逐年增加，将面临越来越多的寒区边坡稳定性问题。开展冻融循环作用下边坡岩体损伤劣化与控制研究具有重要意义。

国内外学者在裂隙岩体冻融损伤方面开展了大量工作，主要体现在冻融循环后岩体质量分级与参数劣化、含水量对岩石冻融损伤的影响、冻胀力测试与计算、基于CT、MRI 等图像信息的损伤表征等方面，并逐渐向冻融岩体损伤特性多尺度研究方向发展，但对预应力锚固裂隙岩体冻融损伤研究较少，且未系统研究裂隙岩体及锚固岩体冻融损伤测试技术。在预应力锚固结构的约束作用下，裂隙岩体裂隙启裂、扩展、贯通及分支裂纹产生过程及规律与普通裂隙岩体存在显著的区别，且锚固裂隙岩体冻融损伤后产生的变形将直接影响锚固性能。为了查明冻融循环作用下预应力锚固岩体损伤部位与特征，揭示冻融循环作用下预应力锚固岩体损伤宏细观机制，开展锚固裂隙岩体损伤测试与表征研究具有重要意义。本文综述了裂隙岩体及锚固岩体宏细观损伤测试与表征研究进展，分析了不同损伤测试技术的优缺点与适用条件，并对锚固岩体损伤测试问题研究的发展趋势进行了展望。

1 裂隙岩体及锚固岩体冻融损伤测试技术

损伤是指材料或结构在承受荷载及其他作用下，性能逐步劣化的表现。通常荷载、温度、化学作用等会使材料内部产生微观至宏观的缺陷，使其强度减弱、性能变差、寿命缩短等。进行损伤测试是研究冻融循环作用下锚固岩体损伤规律与特征的前提。目前，国内外发展了多种冻融损伤测试技术，以下按照破坏性测试与非破坏性测试分别进行系统论述。

1.1 破坏性测试

破坏性测试方法指通过局部或全部破坏材料，选择合适的参量表征材料损伤程度，从而获得材料的损伤信息。岩体破坏性测试主要包括压缩试验、拉拔试验、物理模型试验等。

压缩试验方面，路亚妮较早开展了裂隙岩体冻融损伤力学特性试验并研究了其破坏机制。邢闯锋等、刘红岩等、杨昊^］、王乐华等开展了裂隙岩体冻融试验，对冻融后的试件进行单轴、三轴、声波等测试，研究了裂隙倾角、裂隙贯通度、冻融循环次数等因素对试件冻融损伤破坏模式、损伤规律与物理力学特性等的影响。Han等通过试验研究了冻融循环与化学腐蚀耦合作用下砂岩的破裂与损伤规律，并以三峡库区典型岸坡消落带裂隙岩体的实际环境为例，分析了化学腐蚀与冻融循环的相互作用关系。Li等根据冻融循环过程中岩石单轴抗压强度、应力-应变曲线、冻融系数和风化程度的变化，分析了冻融劣化的机理。

在物理模拟、拉拔测试等方面，Davidson等利用光弹性效应测量由冰的膨胀产生的材料中的应力。刘珣、王琰开展了混凝土喷层-岩石一体化试样冻融试验，研究岩体-喷层支护的冻融损伤与变形破坏规律。贾海梁通过物理模型试验，研究了花岗岩中单条裂隙在不同的冻结模式下的变形规律，以及不同冻结条件下裂隙潜在的扩展机制。胡显燕采用压电阻抗法对钢筋混凝土结构进行损伤测试，提出新的损伤指标研究损伤的定量和定位问题。Teng等通过室内物理模拟和CT扫描试验，分析了层状岩体中系统锚杆和钢花管的錨固机理，并根据锚固层理角度将试样的应力-应变曲线划分为不同的损伤演化阶段。Lin等在裂隙中安装薄膜压力传感器，来研究冻融循环作用对裂隙岩体损伤的影响。Zhu等和Li等开展了大尺寸岩质边坡冻融破坏物理模型试验，进行了冻胀力、温度场、位移场观测，揭示了边坡岩体冻融破坏机理和破坏模式。Pham等研发了一种嵌入智能岩石的压电传感器，用于预应力锚固区混凝土内部损伤的电阻抗监测。Chen等使用碳纤维在圆轴方向加固砂岩模拟围岩锚喷支护状态，研究了其力学性能、破坏机理和能量损伤演化规律。Han等基于拉拔试验结果，提出了一种损伤本构模型，用于模拟锚索-浆体界面的剪切行为。Xue等研究了不同应力水平控制下锚杆系统循环拔出试验的疲劳力学性能和声发射特性。

从已有研究来看，压缩试验主要针对裂隙岩体进行单轴、三轴试验，测试冻融裂隙岩体的物理力学参数，试验对象基本属于小尺度试件，试件短边方向的长度通常不超过30 cm，大多数试验采用高10 cm、直径5 cm圆柱形标准试样。针对锚固岩体的损伤测试研究早期是在室内制作试件模拟围岩锚喷支护，通过加载测试其变形破坏规律；后来逐渐有学者采用物理模型试验方法测试裂隙岩体冻胀力及变形，并出现了使用压电传感器进行电阻抗测试来评价预应力锚固区内部损伤的方法，其中冻胀力测试主要利用薄膜压力传感器与光弹性效应测量。拉拔试验作为锚固结构研究的一种有效手段，也可用于冻融锚固岩体损伤测试。总体上看，已有的冻融裂隙岩体的压缩破坏性测试主要针对小尺寸岩体；若针对大尺寸试件开展测试，得到的结果可以更好地反映实际工程岩体的力学特性。大尺寸物理模型试验可研究裂隙岩体冻融损伤破坏机制，但对锚固岩体的冻融损伤测试研究较少，可借鉴裂隙岩体与预应力钢筋混凝土的破坏性测试方法。已有学者运用拉拔试验、模型试验等进行锚固岩体的破坏性测试研究，如测試拉拔过程中的应力-位移曲线、声发射信号，测试模型试验中的位移、锚固力、应力变化等来进行锚固岩体冻融损伤评价。

1.2 非破坏性测试

非破坏性测试法是指在不破坏试件的前提下获得损伤信息的测试方法。目前，冻融非破坏性测试方法主要包括光学探伤、CT扫描、核磁共振、声发射、DIC技术等。

1.2.1 光学探伤

光学探伤以荧光探伤为主。荧光探伤属于液体渗透探伤，是在试件表面涂上荧光液，荧光液在紫外线照射下发出强烈的荧光，从而使缺陷部位显露出来。该测试技术已在岩石试样中成功应用，岩石荧光探伤如图1所示。马丹等开发研制钢制轴类的荧光磁粉探伤系统，基于图像采集与处理原理开发了荧光探伤系统。吴少波等设计并应用荧光磁粉探伤自动化系统。陈浩龙等利用荧光磁粉裂纹探伤图像识别，快速判断固体试件缺陷。王赫等^26-27采用荧光渗透探伤技术实现了对工件复杂表面裂纹长度的计算。Doll等通过光致发光进行了缺陷探测，并与红外成像、电致发光、紫外荧光技术进行了对比。Muradova等指出以氧化铁纳米颗粒和荧光素纳米颗粒为基础的复合纳米颗粒在磁探伤中对微裂纹识别具有较高的灵敏度。

可以看出，荧光探伤方法简单、灵敏度高，可检验试件表层极细的裂纹，但荧光探伤有效的前提是荧光液能顺利入渗，且应能在试件外部成功观测到入渗的荧光液，故该方法不易检测试件内部缺陷。可考虑使用透明材料制作锚固岩体试件，使荧光探伤测试锚固岩体内部损伤成为可能。

1.2.2 CT扫描

CT技术又称计算机断层成像技术（Computed Tomography），它是利用X射线在被测物体的某一断面各个方向投影，由计算机进行重建计算，得到该断面的密度分布图，已在医学、工业、工程、农业等多个领域成功应用。近年，CT技术在岩石冻融损伤研究方面发展迅速。图2为40次冻融损伤前后岩石CT图像及处理图。张全胜、刘慧、张雪娇、杨慧敏利用CT识别技术研究岩石在冻结融化过程中，水分的迁移、冰的形成、内部细观损伤扩展机理及相应损伤结构的变化。De Kock等采用微CT技术研究了冻融条件下岩石孔隙、裂隙变化特征。苏学贵等通过高温拉拔、抗压实验与CT 分析相结合的方法，研究了高温下树脂锚固材料的锚固力学特性及其细观结构的变化特征。王志强采用X-CT技术检测了钢筋混凝土锈蚀试件的内部形貌，并基于数字图像技术计算了试件的三维应变场与位移场。李征、刘思源基于CT扫描试验研究了锚固裂隙岩体宏细观损伤复合模型。Wang等采用原位声发射（AE）技术和X-CT技术，揭示了岩桥在整个变形过程中的压裂特征。Maji等通过图像和统计，基于mu-CT方法对冻融风化实验中岩石破裂的早期阶段进行成像和解译。黄路云进行了岩石冻融前后XRD、SEM和CT扫描等微观结构的分析，研究冻融作用下岩石的力学损伤演化机理，建立了岩石在冻融作用下的损伤演化方程。杨鸿锐等采用CT和数字图像处理技术分析岩样微观结构特征的变化，引入均化应力概念作为岩石是否发生破坏的判据。

总体上，采用CT技术研究岩石冻融损伤机理与微细观损伤特征已取得显著成果，并且逐步从定性分析发展到定量分析，而采用CT技术进行锚固岩体损伤测试研究则较少。随着锚固岩体冻融损伤问题的提出，利用CT技术测试锚固岩体冻融损伤是值得关注的研究方向。由于锚固岩体中含有金属，在采用医学CT机进行锚固岩体损伤测试时，需注意金属伪影。

1.2.3 核磁共振

核磁共振技术是广泛应用于医学诊断的一种快速检测技术，已成功应用于岩石的物性测试，其物性测试的原理是岩石内部氢原子核磁共振信号强度与孔隙度呈正相关。此外，根据核磁共振基本原理，通过外加梯度磁场激发所检测物体内部的氢原子达到激发态，可以绘制物体内部结构的图像。含裂隙的岩石核磁共振成像图如图3所示。岩石损伤的核磁共振参数分析主要有T谱分析、T峰面积分析、孔隙度分析、孔径分布分析及成像分析。李杰林等采用核磁共振技术研究了岩石的冻融损伤机理和冻融损伤演化规律，建立了岩石核磁共振特性与力学性质之间的关系，并进行了动载试验（SHPB）。Jiang等采用磁共振成像技术对不同冻融循环作用下的岩石内部微观结构进行损伤检测，探讨了岩石力學性能与微观结构退化特征之间的关系。贾海梁等通过核磁共振技术（NMR）分层含水率测试，对积雪入渗前后岩样内部的含水状态进行了实测。Liu等利用核磁共振（MRI）技术研究裂隙岩体冻融损伤演化。Sun等利用核磁共振和三维X射线显微镜技术（3D-XRM）提高岩石中50 μm以下孔隙（微孔、中孔、大孔）、超大孔隙（>50 μm）和微裂缝的三维分布的表征精度。陆翔利用核磁共振技术对泥岩孔隙结构和孔径大小进行了测量，揭示了不同冻融循环条件下泥岩核磁共振特性和孔隙结构变化规律。徐荣平应用核磁共振技术分析微观孔隙结构变化特征，从宏微观多尺度研究了冻融循环作用下注浆固结体破坏机制。张嘉凡等通过冻融循环、核磁共振及剪切试验，分析了冻融循环过程中浆-岩界面层表观、微观孔隙结构变化特征及其剪切力学特性，研究宏微观多尺度注浆固结体破坏机制。

综上所述，核磁共振技术可以较好地用于岩体冻融损伤分析，测试其内部微细观的损伤特征。基于核磁共振技术能够建立岩石损伤与力学性能之间的关系，并已经用于注浆岩体的损伤分析。由于钢筋具有铁磁性，含钢试件进行核磁扫描时会受到磁力影响，目前对于含有金属材料的锚固岩体的核磁共振损伤测试尚未见报道。

1.2.4 声发射

声发射指材料在受力变形或开裂时以弹性波形式释放应变能的现象。声发射技术在岩石力学领域应用已十分广泛，其作为无损检测技术，在岩体冻融损伤研究中已有应用。

Girard等将现场测量声发射数据作为岩石损伤和岩石温度与含水量的表征量。Luo等利用声波和X射线衍射测试，分析了岩样的主要矿物成分差异，并探讨其在冻融条件下的损伤特征。Codeglia等开发了一种利用波导将声发射信号从变形区传输到压电换能器的系统，并应用于两个季冻区现场的岩质边坡安全预警。马永君基于三轴渗流试验并结合声发射技术获得了弱胶结红砂岩冻融前后渗流-应力耦合特性的变化规律，揭示了弱胶结红砂岩渗流-应力耦合作用下内部损伤、破裂的演化机制。楚亚培发现煤岩在单轴加载过程中的最大声发射振铃数和累积声发射振铃计数随着液氮冻结时间和冻融循环次数的增加而逐渐减少。宋杰等指出冻融循环下声发射定位、DIC技术、CT扫描、激光扫描等测试分析是裂隙岩体力学特性研究的新方向。Chen等采用声发射（AE）和压汞孔隙率法获得了冻融循环后砂岩内部微观结构的损伤特征。Huang等、何英博对不同含水饱和度的红砂岩在冻融条件下的冻胀应变和声发射活动进行了监测，并建立了冻胀模型。Qiao等通过单轴压缩与声发射同步试验，分析了冻融循环次数和岩桥角度对岩石破裂和声发射模式的影响。侯志强结合声发射测试技术探讨了岩石损伤破裂过程的声发射信号活化和频谱响应特征。

综上，声发射技术已在室内用于冻融作用下的岩石损伤规律分析与评价，其应用从最初的压缩试验下的声发射信号测试，发展到渗流-应力-温度（冻融）多场耦合条件下的岩石损伤特性研究。声发射技术已成功应用于现场实际工程的损伤测试。通过现场声发射信号的测试，可以获得岩体损伤、温度/含水量的表征，并可用于寒区边坡的安全预警。然而，目前对锚固岩体的声发射测试研究较少，此类复合材料在损伤过程中的声发射特征，尤其是不同材料接触面损伤时的声发射信号特征有待进一步研究。

1.2.5 超声测试

超声检测是一种常用的无损测试方法，已成功应用于与锚固岩体类似的钢筋混凝土复合材料损伤测试。陈梦成等认为超声波法可有效跟踪腐蚀环境条件下钢筋混凝土的疲劳损伤发展。李幸钰指出，通过合理的超声导波实验可以有效对钢筋混凝土缺陷进行检测，应用分形维数法准确而有效地量化不同程度的钢筋损伤。莫青城利用非线性超声技术进行钢筋混凝土试件锈前、锈后以及加载全过程的损伤测试，分析验证了此方法在钢筋混凝土损伤测试中的适用性和敏感性。

可以看出，超声技术可以有效探测钢筋混凝土复合材料缺陷部位，且能定量描述其中鋼筋的损伤程度。超声技术也适用于锚固岩体的损伤探测，但探测结果的定量精度不高。

1.2.6 DIC技术

DIC技术（数字散斑相关法）是一种用于表面变形观测的非接触光学测量技术。DIC技术在裂隙岩体冻融损伤评价方面已有应用。如侯志强运用DIC技术揭示了剪切作用下寒区花岗岩裂纹萌生与扩展演化的规律与机制。王小川应用三维DIC技术研究了冻融后泥质白云岩在单轴压缩试验过程中的变形场。DIC技术同样适用于锚固裂隙岩体，可用于冻融作用下锚固裂隙岩体表面损伤探测，其不足之处在于不能探测物体内部损伤。

2 裂隙岩体及锚固岩体损伤特征与表征参量

锚固岩体由多种材料组成，其损伤识别及评价与结构损伤类似，通常涉及损伤判断、损伤定位、损伤类型识别、损伤程度量化、剩余寿命预测等几个方面。本节在裂隙岩体冻融损伤评价的基础上，对锚固岩体冻融损伤特征与物理表征进行初步探讨。

近年来，国内外学者在裂隙岩体冻融损伤评价方面开展了大量工作。杨更社等 基于CT图像分析，以损伤面积作为损伤因子的损伤变量，研究了岩石冻融损伤特性；并关注不同空间尺度下岩体损伤评价及对应的损伤识别问题，探讨冻融诱发岩体损伤的微-细-宏观的跨尺度认知。王章琼开展冻融循环试验、力学试验、CT扫描、超声波测试、X射线衍射、环境扫描电镜、偏光显微镜试验研究了武当群片岩冻融损伤特性。刘泉声等指出常见的冻融损伤评价指标有孔隙率、质量、纵波波速、静动弹性模量等，并基于动弹性模量的定义，以孔隙率和纵波波速为参变量推导出了统一的损伤变量表达形式。Jia等通过冻融循环试验研究了砂岩疲劳损伤的定量描述方法与强度劣化规律，使用体积膨胀定量描述损伤，并提出了岩石广义损伤模型。Mu等对冻融循环后的裂隙岩石试样进行直剪试验，分析裂隙岩石的退化特性，并建立了冻融循环指数衰减模型。陈松等根据Lemaitre应变等效性假设，推导建立考虑宏细观缺陷的裂隙岩体复合损伤模型。李家欣^］研究了岩块在冻融循环作用下力学指标的损伤劣化规律，探讨了岩体强度参数在冻融作用下的劣化效应。陈敏研究了常温-荷载及冻融-荷载作用下裂隙岩体损伤力学特性与本构模型。潘岳建立了通过冻融系数推算岩石力学强度衰减程度的公式。

总体上，目前主要在对经历冻融作用的岩体开展力学试验、CT扫描、超声波测试、X射线衍射、扫描电镜等测试的基础上，分析裂隙岩体冻融损伤特征，涉及微观、细观、宏观等多尺度损伤特征，其中研究微裂纹及裂缝发展规律、力学特性劣化规律的较多。在冻融损伤的定量表征方面，选择的表征量有损伤面积、体积膨胀、孔隙率、质量、纵波波速、静动弹性模量等，并建立相应的损伤模型，虽然对于岩体冻融损伤的描述与表征已开展了诸多研究，但仍处在发展阶段。

由于锚固岩体在砂浆-岩体接触面、岩体及砂浆中均可能存在裂纹和孔隙，经历冻融作用后在不同部位会发生损伤。安玉科等总结了锚固岩体损伤劣化，包括岩体损伤劣化、锚固砂浆损伤劣化、岩体-砂浆接触面冻融脱黏和砂浆-锚杆接触面冻融脱黏4种损伤模式。郑旭辉等结合超声CT检测与应变测试，定义应变恢复速率和超声波速恢复速率两个物理量来表征钢筋混凝土试件的损伤恢复情况。赵建军等、步凡研究了冻融循环作用下不同角度的锚杆支护对裂隙岩体的裂隙扩展规律、锚固效应及破坏模式。Bi等基于力学等效与圣维南原理，在两种假设条件下对锚喷结构进行了冻融损伤分析与计算。王学蕾指出锚固失效的主要形式包括锚杆杆体拉断破坏、锚杆与锚固体结合面破坏、锚固体与岩体胶结面破坏等。Lyu等研究了钢渣沥青混合料在冻融环境下的抗水性劣化过程，测定钢渣沥青混合料的残余稳定性和抗拉强度比（TSR），表征其抗水性能。Song等通过试验与拟合分析，定义不同阶段的预应力与初始预应力的比值，结合岩体中尺度分析（GTN）模型的威布尔分布理论确定锚固岩体损伤和预应力损失量。Li等通过对钢筋黏结滑移试件进行拉拔，分析了冻融损伤和锚固长度对黏结强度的影响。

可以看出，锚固岩体的冻融损伤特征与裂隙岩体存在区别。裂隙岩体冻融损伤主要发生于裂隙尖端，宏观表现为裂纹扩展；而锚固岩体冻融损伤包含裂隙尖端、砂浆材料、锚筋材料、砂浆与锚筋接触面、砂浆与岩体接触面等不同部位的多种损伤与破坏模式。针对锚固岩体冻融损伤的表征研究较少，有学者提出了采用黏结强度、预应力损失量等力学参量进行锚固岩体的冻融损伤表征。

综上，裂隙岩体冻融损伤研究主要集中于研究各种尺度裂纹的发展、力学特性的劣化等宏细观损伤特征，提出了多种损伤变量进行定量表征，仍处于发展阶段。近年逐渐开始进行锚固岩体冻融损伤研究，分析了锚固岩体的破坏模式，并总结了锚固岩体损伤包括岩体损伤、砂浆损伤、岩体-砂浆界面损伤、砂浆-锚杆界面损伤等主要损伤模式。此外，进行了锚喷结构的冻融损伤分析与冻融损伤对黏结强度的影响研究。然而，对于锚固岩体冻融损伤部位、损伤程度及损伤演化定量表征研究较少，这是锚固裂隙岩体冻融损伤研究的关键问题，可开展进一步研究。

3 不同损伤测试技术及表征量分析

基于前文的综述，将可用于锚固裂隙岩体冻融研究的不同损伤测试技术的特点及表征量统计于表1，并总结如下。在破坏性测试中：① 压缩试验主要使用标准尺寸试件，优点是损伤测试结果准确性好，但需制作标准试样；依据压缩试验结果可选强度、弹性模量为损伤表征参量。② 拉拔试验既可用于室内试样也可用于现场锚固岩体，其适用范围广，但基于拉拔试验结果的损伤评价理论尚不成熟；可选拉拔模量、伸长率、黏结强度为损伤表征参量。③ 模型试验主要用于科学研究，其适用范围广且可控性好，但试验成本高；可选位移、锚固力、应力来表征模型的损伤。在非破坏性测试中：① 光学探伤适用于表面损伤探测，其操作简单，但不能探测内部损伤，通过光学图像可以观测到损伤特征。② CT扫描测试适用范围广，可显示内部损伤部位，并定量描述损伤程度，但设备普及率不高；可选的损伤表征量有CT数、孔（裂）隙率、三维重构图像。③ 核磁共振测试要求试件不受磁场影响，具有快速、无损、可内部成像的优点，但对于金属材料不太适用；可选灰度、核磁成像图为损伤表征量。④ 声发射测试在室内与现场均可用，需在损伤过程中采集信号，不能探测静态缺陷，优点是只需接收探头，不需发射换能器；可选最大声发射振铃数、累积声发射振铃计数表征损伤。⑤ 超声测试适用范围广，操作简单，但准确性稍低；可选波速为损伤表征量。⑥ DIC技术适用于表面损伤探测，其光路简单，不需标记与染色，但不能探测内部损伤；可通过数字图像直接观测表面损伤特征。⑦ 常规物理测试，如质量和体积测试结果，也可用于损伤表征，但不能探测损伤部位等详细特征。

4 结论与展望

裂隙岩体与锚固岩体冻融损伤测试，从早期的物理力学测试发展到弹性波测试，到引入CT、核磁共振等医学手段，再到图像分析，以及近期结合微观测试结果与数学方法实现三维图像重构，采用不同评价指标得到的损伤演化规律差异较大。模型试验、拉拔试验、压缩试验等破坏性测试可以得到较准确的结果，但试验成本高且会破坏试件。非破坏性测试中的荧光探伤与DIC技术适用于锚固岩体表面损伤测试，对内部损伤探测效果相对较差；CT扫描与核磁共振可以测试锚固岩体内部损伤，但需要关注钢筋材料CT伪影和铁磁性的影响；声发射技术适合在锚固岩体冻融试验过程中使用，且室内与现场均适用；超声与常规物理测试操作简单、适用范圍广，但结果的准确性与信息量不足。由于锚固岩体自身材料、结构体系的复杂性，锚固岩体冻融研究尚处于起步与探索阶段，目前存在的主要问题如下。

（1）已有的锚固岩体的损伤测试与评价大多针对岩体损伤、砂浆损伤、岩体-砂浆界面损伤、砂浆-锚杆界面损伤等某个部位进行分析，对于锚固岩体冻融损伤部位判别、损伤程度及损伤演化定量表征研究较少，结合损伤部位判别、损伤程度分析、损伤定量表征等综合确定锚固岩体的损伤特征是值得研究的课题。

（2）锚固岩体与裂隙岩体冻融的压缩破坏性测试主要针对小尺寸岩体，将小尺度试验结果应用于工程岩体尺度存在一定的局限性。大尺度的锚固岩体冻融损伤测试或物理模型试验有待进一步探索和研究。

（3）CT、核磁共振、声发射等测试技术主要用于裂隙岩体冻融损伤研究，尚未用于锚固岩体的测试与评价。由于锚固岩体中含有金属材料，如何能较好地将传统的岩体损伤非破坏性测试技术用于锚固岩体冻融损伤分析，是值得研究的问题。

（4）目前锚固岩体与裂隙岩体的损伤测试大多是在室内进行，现场岩体损伤测试方法不多，因此现场锚固岩体的冻融损伤测试与评价有待进一步探索与研究。

由于锚固岩体冻融研究的需要，未来将拉拔试验、模型试验等破坏性测试与非破坏性测试技术结合，进行锚固岩体冻融损伤分析，有望探明锚固岩体冻融损伤部位与定量特征，为寒区岩体工程稳定性评价与控制提供基础理论支撑。另外，锚固岩体冻融损伤测试方法可借鉴钢筋混凝土的损伤测试技术，但由于锚固岩体与钢筋混凝土存在差异，其适用性尚需通过试验和实践来检验。

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（编辑：张 爽）

Overview of freeze-thaw damage measurement and characterization

of anchored fractured rock massLI Cong，WU Liangliang，ZHANG Xinzhou，XIE Tian，ZHAO Kaiyi，CAI Weizhen，ZHANG Rongtang

（School of Civil Engineering and Architecture，Wuhan Polytechnic University，Wuhan 430023，China）

Abstract：The freeze-thaw cycle in cold region may lead to rock collapse and landslide disasters. In order to deeply understand the damage effect of the seasonal fissure volume changed on the rock mass，it is of great significance to carry out the freeze-thaw damage test and evaluation of the rock mass. We reviewed the research progress of macroscopic and microscopic damage measurement and characterization of fractured rock mass and anchored rock mass. The technical characteristics and applicable scope of freeze-thaw damage testing for rock mass were systematically summarized from two aspects of destructive testing and non-destructive testing，and damage testing methods suitable for anchoring fissure rock mass were preliminarily explored. It was pointed out that destructive tests such as pull test and model test can be used to evaluate the freeze-thaw damage of rock mass. The special response of metal materials should be paid attention to when non-destructive tests such as CT，acoustic emission and ultrasonic were used to evaluate the freeze-thaw damage of rock mass. In addition，the characteristics and characterization parameter of freeze-thaw damage of rock mass were analyzed，and the development trend of freeze-thaw damage testing of anchored rock mass was forecasted. The summarized results can provide a reference for the analysis and research of freeze-thaw damage of anchored fractured rock mass．

Key words：fractured rock mass；anchored rock mass；freeze-thaw cycle；damage characterization；damage testing