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基于XRD粉晶衍射法粘土矿物含量对滑坡的影响研究
摘 要:为了研究不同地质滑坡处,粘土矿物对于滑坡不同位置滑床、滑带、滑体处的影响作用。通过XRD粉晶衍射法,找出影响滑坡破坏的矿物成分。结果表明:粘土矿物具有粘滞性、遇水软化性、吸水膨胀性,粘土矿物具有润滑作用;高岭石含量越高,滑坡风化程度越大。
关键词:滑坡;粘土矿物含量;XRD粉晶衍射法
中图分类号:TU 443 文献标志码:A 文章编号:
0 引言
当前,国内外学者对滑坡进行了大量的研究。Theodor H. Erismann等[2]研究了不同破坏形式下滑坡动力学的发展机理。徐则民[3]对粘土矿物在滑坡及斜坡中的影响作用进行了分析。王菁莪[4]认为XRD粉晶衍射法是确定粘土矿物组成和相对含量最有效的测试方法。
综上所述,针对典型滑坡进行取样,通过XRD粉晶衍射法进而确定矿物含量与滑坡破坏的内在联系。
1 样品采集与处理
通过野外取样采集西湾滑坡、望虎台滑坡、站庄滑坡三个典型滑坡进行取样。采集内部新鲜土壤,进行XRD粉晶衍射,需把样品研磨成颗粒大小应在-200目左右(粉末无砂感)的粉末,再将表面压平,把样品制备成规定的试片。
2 试验设备
本试验采用设备为D2PHASER粉晶衍射仪,设置的测量条件是:2Theta (star=5,stop=70),查阅时间(0.3),步长(0.02)。利用K值法,计算各矿物质相关含量。
3 物相分析
获得XRD粉晶衍射试验数据后,利用K值法进行样品的物相质量分数计算,将样品与AL2O3的质量分数按1:1混合后测量出样品与AL2O3的最强峰积分强度的比值,可用公式(1)。其中KXAL2O3为内标是X相的K值,若一个样品中同时存在X,Y,Z三相,可以选取X相作为标准,就可以计算出样品每个相的K值,X相的质量分数计算公式为(2)。
4 粘土矿物试验结果与分析
通过统计,滑坡的粘土矿物成份中,蒙脱石含量较高,高岭石含量相对较少。上西湾滑体粘土矿物含量小于20%。泥岩中粘土矿物含量平均值为47.6%,一般泥岩粘土矿物含量在35%左右,站庄滑带粘土矿物含量为65.4%,站庄滑体的粘土矿物含量为21%,因为该接触带风化堆积物中粘土矿物是风化堆积物滑坡形成的主因之一。
滑坡滑床与滑带是同一种泥岩时,粘土矿物的含量却不同,如上西湾滑坡滑带处粘土矿物含量为52%,滑床处粘土矿物含量为38.2%;望虎台滑坡,滑带处粘土矿物含量为60.8%,滑床处粘土矿物含量为30.1%。主要由下部物质在地表水入渗过程中通过淋滤作用形成的,滑带离地表的距离比滑床近,风化程度更高,可以更容易接受地表水,淋滤作用更强,因此同一滑坡中即使是相同岩性,不同层位的粘土矿物含量也往往不同。
5 结论
本文通过实验的方法,研究了滑坡不同位置处粘土矿物总含量对结构的影响作用。由此得到以下结论:
(1)粘土矿物具有粘滞性及遇水软化性,在滑体和滑床之间起润滑作用,含量越多润滑作用越明显。进一步风化作用下,蒙脱石会转变为高岭石,上西湾滑坡高岭石含量最高,滑坡风化程度最高。
(2)滑坡滑带蒙脱石的含量远远高于滑床和滑体,蒙脱石具有吸水膨胀性随着时间的推移,滑带发生变形破坏,形成滑动面,斜坡失稳而形成滑坡,是滑坡形成的主要原因之一。
参考文献:
[1]Theodor H. Erismann, Gerhard Abele. Dynamics of rockslides and rockfalls[M]. Berlin:Springer-Verlag, 2001.
[2]徐则民,黄润秋,唐正光等.粘土矿物与斜坡失稳[J].岩石力学与工程学报,2005,(05):
[3]王菁莪.黄土坡滑坡滑带土的结构特征与水—力相互作用性质研究[D].中国地质大学,2012.
基金项目:河北省教育厅科学研究项目资助(项目编号:ZC2023065)
作者简介:杨俊超(1982.11-)男,讲师,硕士研究生,主要从事岩土工程方面研究。E-mail:yangjunchao1129@126.com