孔隙率、平均孔径、比表面积均可基于CT断面图像计算得出。孔隙率n为孔隙所占的像素点数N孔与全部像素点数N总的比值：

平均孔径的计算公式为

式中d——平均孔径；

D——试件直径；

n——孔隙率；

N——孔隙个数。

计算比表面积时，先进行以下假设：

（1）将CT断面里的所有孔隙等效为以平均孔径d为直径的圆形孔隙；

（2）将上述圆形孔隙看成直径同为d的圆球，平面圆形孔隙看成三维空间中的球状孔隙，将所有的N个球形孔隙平铺排列；

（3）将CT图像的圆形横断面转化为等效三维空间，该三维空间可理解为圆柱形钙芒硝试件的一个“切片”，切片厚度为球体孔隙的直径。

比表面积计算公式为

式中S比——比表面积；(www.daowen.com)

d——平均孔径；

D——试件直径；

N——孔隙个数。

由式（4-3）计算所得1号钙芒硝试件不同状态下各层孔隙参数变化特征如图4-20所示。

图4-20　1号钙芒硝试件在不同试验条件下各图层孔隙率分布

图4-20为1号试件分别在自然状态、溶浸后、轴向加载后孔隙率在试件轴向上的分布情况，从图中可以看出，不同状态下钙芒硝试件的孔隙率分布存在着一定的规律性：断面图层编号从第100层到第1 400层，即沿试件顶端到底端的轴向方向，三条孔隙率曲线有着相同个数的孔隙率极大值点（点A，C，E）和极小值点（点B，D），且极值点排列顺序相同，但是出现极大值点和极小值点的图层位置和数值都有所改变。极值点是与附近点孔隙率差异较大的点，所以将极值点作为特征点重点分析，其中极大值点是附近点中孔隙率最大的点，因此它所在图层是所有图层中最能体现孔裂隙结构特征的。用字母标明各极值点，首字母相同的极值点对应钙芒硝的同一部位，下标数字1，2，3分别表示初始、溶浸、应力条件。各极值点以第750层为分界点，分别向两个端部偏移。由于溶浸前后两次CT扫描所用X线的电流电压、图像放大倍数、试件放置位置均相同，所以引起图4-20中极值点图层位置改变的原因是试件在轴向方向上发生了变形，试件长度有所增加，钙芒硝在浸泡后发生了膨胀，这可以从钙芒硝试件溶浸前后测量得到的尺寸数据得到验证：1号试件在35℃水溶液中溶浸10 h后，直径由48.9 mm增大至49.0 mm，高度由97.8 mm增加至98.1 mm；同样，其他经过溶浸的试件直径和高度也都有所增大，也发生了膨胀。试件膨胀变形在轴向方向上还具有对称性，图4-20中可以看到，试件中心处位置并没有发生明显的改变，试件是从中部向两端发生膨胀变形。

从图4-20可知，1号钙芒硝溶浸后的孔隙率曲线上各值比初始状态下的各值都大，溶浸后孔隙率平均值是初始状态的2.80倍，钙芒硝在35℃水溶液中浸泡10 h后，试件被部分溶蚀，钙芒硝中易溶成分硫酸钠（Na2 SO4）首先被溶解，使试件密度减小，孔隙率增大。施加轴向荷载后试件各断面孔隙率与溶浸后的各断面孔隙率值相比，试件在点A处变大，点B处变小，点E处变大，孔隙率增减趋势不一致。分析1号试件溶浸后和加压后孔隙率值的变化情况，发现钙芒硝符合单轴压缩条件下软岩的变形特征，钙芒硝试件在1 MPa轴压下，处于孔裂隙压密向弹性变形过渡阶段，在靠近两端部的区域，1 MPa轴压下孔隙率值比加载前孔隙率值大且差异较明显，越远离端部孔隙率增长越小直至减小，说明在端部以外区域，可能出现原张开性结构面或裂隙逐渐闭合、被压实的情况。吴池在盐岩三轴蠕变声发射特征研究试验中，根据各时段内事件发生的数量和部位，对各时间点的盐岩内部损伤破坏部位进行了空间定位，其在0～5 min蠕变初始阶段内部损伤分布情况与本试验中孔隙率位置分布情况相吻合。

1.35℃水溶液溶浸后轴向载荷作用下孔隙结构变化规律

35℃水溶液溶浸后轴向载荷作用下，钙芒硝试件的孔隙率、孔隙平均直径以及孔隙比表面积随着轴向应力的增加而增加。钙芒硝试件受到的轴向载荷从1 MPa到4.8 MPa，即从孔裂隙压密向弹性变形过渡阶段到微弹性阶段，钙芒硝孔隙率从4.94%增加到6.09%，增加了1.15%；孔隙平均直径增加了0.041 mm；孔隙比表面积增加了0.23 cm2/cm3。当轴向应力从4.8 MPa增大至试件破裂后的8.4 MPa时，孔隙率增加了约1.6倍；孔隙平均直径增加了0.358 3 mm；孔隙比表面积增加了1.35 cm2/cm3。可见随着试件所受应力损伤程度增大，孔隙率、孔隙平均直径、孔隙比表面积的增长幅度都在增大。这是由于在轴向加载前期阶段，试件处于弹性变形或微弹性变形阶段，试件内部结构经历了从孔裂隙压密到微破裂稳定发展的过程，所以到加载后期，试件进入破坏阶段，内部结构剧烈变化，孔隙受到横向张拉作用导致直径变大，孔隙相互贯通使得孔隙率、平均孔径、孔隙比表面积大幅增加。

2.65℃水溶液溶浸后轴向载荷作用下孔隙结构变化规律

65℃水溶液溶浸后轴向载荷作用下，钙芒硝试件的孔隙率、孔隙平均直径以及孔隙比表面积随着轴向应力的增加都在增加。轴向应力从1 MPa到3.5 MPa，钙芒硝的孔隙率增加了0.3倍；孔隙平均直径增加了0.2倍；孔隙比表面积增加了0.45 cm2/cm3。轴向应力从3.5 MPa到6.2 MPa，孔隙率增加了9.26%；孔隙平均直径增加了0.178 9 mm；孔隙比表面积增加了1.88 cm2/cm3。由此看出，随着试件所受应力损伤程度越大，孔隙率、孔隙平均直径、孔隙比表面积的增长幅度都在增大。这与35℃水溶液溶浸后轴向载荷作用下钙芒硝孔隙参数增长变化规律相同。由于65℃溶浸后轴向加载的应力值所对应的变形阶段与35℃溶浸后轴向加载的应力值对应的变形阶段相同，所以孔隙变化机理也基本相同。

3.95℃水溶液溶浸后轴向载荷作用下孔隙结构变化规律

95℃溶液溶浸后轴向载荷作用下钙芒硝孔隙参数变化规律与65℃相同，即随着轴向应力的增大，钙芒硝的孔隙率、孔隙平均直径以及孔隙比表面积都在增加，且各孔隙参数的增长幅度也在增大。从1 MPa到1.5 MPa，钙芒硝孔隙率从8.00%增加至9.36%，增加了1.36%；孔隙平均直径增加了0.034 2 mm；孔隙比表面积增加了0.43 cm2/cm3。从1.5 MPa到2.2 MPa，孔隙率增加了约1.2倍；孔隙平均直径增加了0.229 6 mm；孔隙比表面积增加了2.03 cm2/cm3。

通过CT图片数据分析发现，不同温度溶液溶浸后加载轴向应力1 MPa时，随着溶液温度的升高，孔隙率值也在上升，而溶浸后加载1 MPa轴向载荷时和溶浸后未加载时的孔隙率值差别并不大，当轴向载荷较小仅为1 MPa时，试件受到的溶浸-应力损伤主要为溶浸作用引起，而溶浸温度则是影响溶浸效应的最主要因素。温度较低为35℃时，钙芒硝先吸水膨胀，不同矿物因吸水膨胀率的不同导致微孔隙产生，形成初始的溶蚀空间，随着溶解的进行，孔隙不断连通、扩展、汇合，形成数量更多、孔径更大的孔隙；当溶浸温度升至65～95℃时，钙芒硝首先受热膨胀，试件各部位受热膨胀不均，产生众多孔隙，形成可溶矿物的溶蚀通道，与此同时，分子在高温下易扩散，使溶解速度大幅提高，在相同的溶解时间内Na2 SO4等可溶矿物的溶解量也更大，产生的孔隙自然也更多，孔隙率也越大，且在65～95℃高温温度段内，温度越高，溶解效应也越明显，造成的溶蚀损伤也越大，孔隙率也越大。通过控制溶浸后试件加载条件，使之处于相同的应力状态（1 MPa、1/2抗压强度、应力峰值），但在加载前试件因不同温度溶浸造成的初始损伤程度不同，导致加载后的损伤程度、破坏类型、破坏机理不同，使初始损伤大的试件在加载时其孔裂隙的生成、扩展过程更剧烈，最终的损伤程度也更大，这点可以从相应试验条件下试件的孔隙平均直径和孔隙比表面积的变化规律得到很好的体现。