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岩石-混凝土界面具有良好的粘结性能是保证混凝土工程防护效果的重要前提。对寒区工程防护而言,受冻融作用影响易发生界面损伤脱粘现象,对寒区工程防护安全带来诸多挑战。而认知冻融诱发岩石-混凝土界面损伤脱粘机制,需立足界面冻融损伤细观特性开展系统化分析。据此,本文依托国家自然科学基金《冻融诱发岩石-混凝土界面损伤脱粘机理研究》(编号:41772333),以砂岩-混凝土二元体为研究对象,开展冻融过程中核磁共振(NMR)分层细观特性分析,重点关注界面影响区(IIZ)范围内冻融损伤演化规律,旨在揭示冻融诱发砂岩-混凝土界面损伤脱粘细观特性及机制,并依据损伤断裂力学理论对界面影响区的形成及界面脱粘断裂进行研究。研究成果对寒区隧道锚喷支护、边坡喷砼防护安全等具有重要现实意义。主要研究成果包括:(1)NMRSE-SPI序列对岩石或混凝土不同空间分辨率下具有良好的适用性,为岩石等多孔材料孔隙分析研究提供指导。随着冻融循环次数增加,二元体界面含水率呈现先缓慢增长、后快速增长两阶段。砂岩侧微孔随融循环次数的增加而增加,而介孔含量随冻融循环次数增加而减小;混凝土侧微孔、介孔均随冻融循环次数增加而增加。(2)依据NMR的SE-SPI序列分析方法,获得不同空间位置的核磁信号强度,藉此确定界面影响区(IIZ)范围。具体而言,在-10℃～10℃、-15℃～15℃、-20℃～20℃温度环境下,界面影响区的范围分别为13.6mm、9.1mm、4.5mm。同时,本文结合冻胀静水压力、水分迁移、冻结温度、基质渗透性和基质断裂韧度等基础理论,揭示了界面影响区细观特性及演化机制。(3)通过NMR试验测试结果,分别获得砂岩侧、混凝土侧以及界面影响区的损伤变量表征结果;依据断裂力学理论对IIZ裂纹扩展进行分析,进而提出基于M值表征的界面裂纹偏转判据。而后,基于变幅载荷下的界面疲劳损伤脱粘理论分析,讨论冻融循环下IIZ疲劳损伤与有效应力强度因子幅值关系,构建了冻融作用下砂岩-混凝土界面脱粘演化时程模型。(4)基于试验测试及基础理论分析,将冻融作用下二元体界面脱粘过程分为4个阶段:①冻胀力诱发IIZ先行裂隙启裂;②反复冻融作用下先行裂隙疲劳损伤与扩展;③IIZ范围内裂隙贯通与脱粘;④二元体整体脱粘断裂。