砒砂岩侵蚀的物理特性试验研究.pdf

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1、第38卷第6期人民黄河VO1．38．Nl1．620l6年6月YELIOWRIVER-IlJ1．．2016【专题研究】砒砂岩侵蚀的物理特性试验研究刘慧，时明立，蔡怀森，伍艳(黄河水利科学研究院水利部黄土高原水土流失过程与控制重点实验室，河南郑州450003)摘要：砒砂岩侵蚀较为强烈，研究其易蚀的岩性物理特性对于认识侵蚀岩性机理具有重要意义利用现场灌砂法、粒度分析等方法，开展了砒砂岩原状样密度、微观结构和级配等物理特性试验研究结果表明：砒砂岩干密度为1．36～1．58g／CEll，远小于一般砂岩的密度；砒砂岩孔隙率大、透水性强为砒砂岩易发生水蚀提供了结

2、构条件；砒砂岩黏粒含量低，颗粒粒径小于0．50011111的颗粒含量高，为砒砂岩易发生风蚀且风化速率快提供了几何奈件；砒砂岩碱性较强，为砒砂岩在酸性雨水环境下发生水蚀提供了化学条件、因此，砒砂岩的物理特性是砒砂岩易发生强烈侵蚀的重要内因关键词：物理性质；密度；粒径；pH值；砒砂岩中图分类号：P3l3．1文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—1379．2016．06．002我国砒砂岩集中分布在黄土高原北部晋、陕、蒙接T50123-1999)，砒砂岩现场密度测试方法采用灌砂壤地区的鄂尔多斯高原，是一种松散岩层，岩性为砾法；依据《

3、土工试验规程》(sL237—1999)，砒砂岩颗粒岩、砂岩及泥岩，交错层理发育，颜色混杂，有棕红色、粒径分析采用筛分法，由于砒砂岩遇水溃散，冈此在试紫红色、黄绿色、白色、灰白色。由于砒砂岩成岩程度验中对砒砂岩先进行水泡然后再筛分。pH值依据土低、沙粒间胶结程度差、结构强度低，因此遇水如泥、遇壤分析方法FHZDZTRO026的规定，采用电位法测定。风成砂，风蚀与水蚀现象均非常严重。砒砂岩是由固体、液体和气体组成的，其物理性质是指三相组分的相对含艟不同所表现的物理状态，以及各相问相互作用所表现出来的性质。因此，认识砒砂岩的物理性质对研究砒砂岩的侵蚀机制

4、具有重要意义。关于砒砂岩化学成分和矿物组成对侵蚀机理影响的研究比较多，而关于砒砂岩侵蚀的物理性质研究相对较少，仅有叶浩⋯简要分析了砒砂岩物理性质对重力侵蚀的影响，指出砒砂岩的物理性质为重力侵蚀的发育提供了基础，但没有涉及砒砂岩侵蚀的物理特性图1砒砂岩取样位置研究。笔者以皇甫川I流域二老虎沟小流域裸露砒砂岩2砒砂岩密度和微观结构为研究对象，通过试验研究了砒砂岩密度、微观结构、级配和酸碱性等物理性质，探讨了砒砂岩侵蚀的物理岩石密度是岩石基本集合相(固相、液相和气相)特性，以期为揭示砒砂岩侵蚀的岩性机理提供基础的单位体积质量，与岩石组成及岩石结构有关，按

5、岩石支撑含水状况不同，可分为天然密度(湿密度)和干密度。砒砂岩试样的密度测试结果见表1。1试验方法从试样的测试数据看，各砒砂岩试样的干密度差砒砂岩空间分异特性非常显著，不同区域砒砂岩别不大，其值为1．36～1．58g／cm，相对较小，而一般情的物理化学特性差异较大，甚至同一区域砒砂岩的物况下砂岩密度为2．20～2．71g／cm。因此，砒砂岩的孔理化学特性差异也很大。本次试验在同一剖面分别对收稿日期：2016—03—22不同岩层不同颜色的砒砂岩进行取样，取样剖面见图基金项目：“十．2-．／5_”国家科技支撑计划项目(2013BACO5BOI)；河1。

6、1号试样为白色掺少量红色，2号试样为红色，3号南省创新型科技人才队伍建设工程项目(1621015101304)作者简介：刘慧(198l一)，女，河南驻马店人，高级工程师，博试样为青灰色，4号试样为红色，5号试样为白色，6号士，研究方向为工程材料及水土保持试样为红色。依据《土工试验方法标准》(GB／E—mail：tuzi951@163．(!on1·8·隙率相对较火，其结构密实件远小于一般砂岩。一般根据赵焕勋等借Hj的土壤粒粒』xl逑的I言，砒砂-1""i1'7’密实度越小，~L134,：率越大，强度越小，蛔关系，可知粒径0．250～0．500I]11

7、1颗粒的起沙风速为性变形和渗透性越大、4．78nl／s，0．1O0～0．250llllll颗粒的起沙风速为4．25表1砒砂岩密度现场测试结果Ill／／S，0．070～0．1O0nⅢ1颗粒的起沙速为3．39m／s，小于0．070mm颗粒的起沙风速为03ili／s准格尔旗地区Jx【力强大，每年¨均风速大丁5m／s的_人数为12～74t】，砒砂岩颗粒粒径小于0．500lnlll的顿粒I总体质的91．7％～99．7％，在如此候条什F，砒砂的风化速率较快，风化物抗JxLl．,Jt性较謦4砒砂岩的pHffc由该批试样密度十¨差不大，微观试验结果II，结⋯’-f

8、：flk砂岩含有一定懂的碱性瓴化物，冈此碱构差异小人，此只选取有代表的微观结构片性，其实测pH值和碱性氧化物含f丧3、自然