冻融循环作用下含结核砂岩风化特征实验研究

为研究云冈石窟砂岩孔状风化现象的形成机理，对现场选取的含结核砂岩进行冻融循环实验，利用激光共聚焦显微镜对砂岩结核、砂岩基质、以及结核与基质交界面进行观测，分析冻融条件下含结核砂岩裂隙扩展规律，建立了含结核砂岩冻融破坏力学模型。研究表明:随冻融循环周期增加，结核与基质交界面、结核中心、砂岩基质先后出现裂隙。各区域裂隙宽度随冻融循环周期增多均呈增长趋势，但3个位置裂隙发展过程存在差异，交界面的裂隙沿交界面延伸；结核中心产生新裂隙，同时早期裂隙扩展、延伸、汇交形成裂隙网络；砂岩基质裂隙发展缓慢。结核的存在改变了砂岩物理力学性质，显著增强了砂岩的非均质性，建立的含结核砂岩冻融破坏模型，揭示了裂隙一般易发育于交界面的特点。砂岩的非均质性是云冈石窟砂岩形成孔状风化的内在因素。