南岳地區(qū)全風(fēng)化花崗巖的微觀特性.pdf

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1、第23卷第4期Vo1．23．No．42013年12月Dec．2013南岳地區(qū)全風(fēng)化花崗巖的微觀特性趙柳，陳秋南，李建新，趙磊軍(湖南科技大學(xué)土木工程學(xué)院，湘潭411201)摘要：采用掃描電子顯微鏡、能譜儀及X射線衍射儀對(duì)南岳地區(qū)全風(fēng)化花崗巖的微觀特性進(jìn)行分析．研究發(fā)現(xiàn)，在不同放大倍數(shù)條件下原狀全風(fēng)化花崗巖微觀結(jié)構(gòu)依次為團(tuán)粒狀結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)、片狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)．微觀結(jié)構(gòu)松散，孔隙發(fā)育，礦物邊緣清晰，結(jié)構(gòu)中膠結(jié)物質(zhì)較少，表明顆粒間的連接力較弱．能譜分析發(fā)現(xiàn)，不同微觀結(jié)構(gòu)的全風(fēng)化花崗巖所含元素種類及原子百分比可能相同，表明兩種結(jié)構(gòu)單元為同一種礦物成分風(fēng)化形成的，或者一種結(jié)構(gòu)單元是另一種

2、結(jié)構(gòu)單元風(fēng)化形成的產(chǎn)物．XRD譜表明，該地區(qū)全風(fēng)化花崗巖主要的礦物成分為石英、高嶺石、白云母、正長(zhǎng)石及少量鋯石等礦物．關(guān)鍵詞：微觀結(jié)構(gòu)；礦物成分；全風(fēng)化花崗巖；能譜分析中圖分類號(hào)：P583文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671—119X(2013)04—0068—05評(píng)價(jià)全風(fēng)化花崗巖工程特性的重要指標(biāo)．0引言1微觀結(jié)構(gòu)土的微觀結(jié)構(gòu)一般是指微結(jié)構(gòu)單元的形狀、大小、表面特征、定量比例關(guān)系、各單元體間在空問(wèn)上1．1試樣制備的排列方式及其相互作用形式[1]．1925年，Terzaghi本文所使用試樣取自南岳地區(qū)某建筑工地，如最早提出土的微觀結(jié)構(gòu)的概念，隨后Goldschmidt圖1所示，通過(guò)常

3、規(guī)室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定全風(fēng)化花崗巖原(1926)提出粘土顆粒為片架狀結(jié)構(gòu)，Casagrande狀土物理力學(xué)指標(biāo)如表l所示．本文使用JSM一(1932)發(fā)展了蜂窩結(jié)構(gòu)．Chugh和Missavge從礦6380LV掃描電鏡對(duì)該地區(qū)全風(fēng)化花崗巖進(jìn)行微觀物成分發(fā)生變化引起了巖石的某些宏觀行為[2]．國(guó)分析，試樣尺寸為120mm×80mm×50mm．掃描內(nèi)學(xué)者尚彥軍、劉曉明、吳能森等[3]人采用電鏡掃電鏡具有樣品制備簡(jiǎn)單、景深大、立體感強(qiáng)、分辨率描和X射線衍射試驗(yàn)等方法對(duì)土體微觀特性進(jìn)行高、多功能性等特點(diǎn)．為保證微觀結(jié)構(gòu)的真實(shí)結(jié)構(gòu)，了研究．伴隨電子顯微鏡和X射線衍射儀等的發(fā)制樣過(guò)程操作需小心．首先

4、將原狀土置于105℃下展，微觀特性的研究取得了較大進(jìn)展．目前，X射線烘干8h，保持試樣干燥，試樣的大小與金屬基座相衍射、掃描電子顯微鏡、立體攝影、差熱分析、激光散當(dāng)．然后，用橡皮球吹去試樣表面擾動(dòng)顆粒，用導(dǎo)電斑法等微觀測(cè)試技術(shù)應(yīng)用普遍．膠將試樣粘貼在金屬基座上．最后，將試樣放人真空全風(fēng)化花崗巖質(zhì)質(zhì)地不均一，微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜．同濺射鍍膜機(jī)中，在樣品表面噴鍍一層金屬膜，使試樣風(fēng)化程度的花崗巖由于母巖和外界氣候條件不同，通具有較好導(dǎo)電性能，如圖2、圖3所示．常具有不同的微結(jié)構(gòu)．同一層的全風(fēng)化花崗巖由于所表1全風(fēng)化花崗巖物理力學(xué)指標(biāo)含礦物成分分布差異等因素會(huì)存在多種微觀結(jié)構(gòu)．全風(fēng)化花崗巖礦物

5、顆粒的接觸形式、顆粒間膠結(jié)程度、孑L隙分布等特征影響了其基本物理力學(xué)性質(zhì)．土的工程性質(zhì)很大程度受其微觀特性的影響，尤其是土體的某些特殊性質(zhì)(如崩解性等)．因此，微觀特性特征是收稿日期：2Ol30523基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41172275)作者簡(jiǎn)介：趙柳(1987一)，男，碩士研究生，研究方向：巖士與隧道工程第4期趙柳等：南岳地區(qū)全風(fēng)化花崗巖的微觀特性71表3能譜分析元素種類及原子百分比統(tǒng)計(jì)表樣品XRD譜表明南岳地區(qū)全風(fēng)化花崗巖主要的礦物成分為石英、高嶺石、白云母、正長(zhǎng)石及少量鋯石等礦物．a(chǎn)、b樣品XRD譜對(duì)比可知兩組試樣波峰走向差別不大，a樣品波峰稍強(qiáng)于b樣品，其

6、中石英、高嶺石、白云母礦物含量大致相同，灰白色樣品含有一定正長(zhǎng)石、而褐黃色樣品含有少量鋯石．文獻(xiàn)[11]研究表明花崗巖風(fēng)化程度越強(qiáng)，云母、長(zhǎng)石等礦物成分風(fēng)化成高嶺石、針鐵礦、三水鋁礦等礦物越多，石英含量略有減?。甔RD衍射譜圖顯示南岳地區(qū)全風(fēng)化花崗巖主要礦物成分與文獻(xiàn)_1研究結(jié)果相同，次要礦物成分略有不同．進(jìn)一步說(shuō)明，不同地分析可知該微觀區(qū)域礦物所含主要元素均為區(qū)全風(fēng)化花崗巖所含礦物成分也略有不同．O、Si、Al三種元素，次要元素則包含Mg、Fe、Zr、Ti等元素．圖譜1、圖譜2所示位置其結(jié)構(gòu)截然不同，但其礦物元素種類、原子百分比相近．說(shuō)明這兩種結(jié)4小結(jié)構(gòu)單元為同一種礦物成分風(fēng)化

7、形成的，或者一種結(jié)本文利用掃描電子顯微鏡、能譜儀、X射線衍射構(gòu)單元是另一種結(jié)構(gòu)單元風(fēng)化形成的產(chǎn)物．儀對(duì)全風(fēng)化花崗巖做了大量微觀特性分析．(1)從南岳地區(qū)全風(fēng)化花崗巖不同放大倍數(shù)3礦物成分分析SEM照片中分析出，從低倍鏡到高倍鏡觀察其結(jié)構(gòu)依次呈現(xiàn)為團(tuán)粒狀結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)、片狀結(jié)構(gòu)、層狀x射線衍射技術(shù)廣泛用于分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)，是用來(lái)研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)最早的方法之一，并應(yīng)用于材結(jié)構(gòu)．(2)該地區(qū)全風(fēng)化花崗巖微觀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)松料科學(xué)等學(xué)科中．本文對(duì)南岳地區(qū)全風(fēng)化花崗巖兩種試樣分別進(jìn)散，孔隙發(fā)育，