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敦煌莫高窟玉门组砂砾岩风化特征研究

工程地质学报 2016年第6期24卷 1286-1293页

作者：叶飞谌文武梁行洲张景科郭志谦郭青林兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室土木工程与力学学院兰州730000 敦煌研究院国家古代壁画与土遗址保护工程技术研究中心敦煌736200

风化是引起莫高窟围岩(砂砾岩)破坏的一种重要病害,严重影响莫高窟的长期保存。为研究莫高窟玉门组砂砾岩的风化特征,选取莫高窟南侧一处崖体为试验点,采用逐层剥离的方法,分别在距崖体侧表面0cm、3cm、5cm、8cm及10cm深度处进行现场声... 详细信息

风化是引起莫高窟围岩(砂砾岩)破坏的一种重要病害,严重影响莫高窟的长期保存。为研究莫高窟玉门组砂砾岩的风化特征,选取莫高窟南侧一处崖体为试验点,采用逐层剥离的方法,分别在距崖体侧表面0cm、3cm、5cm、8cm及10cm深度处进行现场声波测试、回弹测试并取样进行X-射线衍射试验和易溶盐试验。试验结果表明:莫高窟围岩在风化作用下强度降低,现场声波测试和回弹测试结果均随着开挖深度的增加而不断升高;砂砾岩胶结物的主要矿物为石英、方解石、长石、白云石、石膏等,主要黏土矿物是绿泥石;其可溶盐主要包括Na2SO4、Na Cl、Ca SO4等。同时结合气象数据及试验结果,分析了影响岩体风化的主要因素,初步讨论了岩体的风化机理,包括:(1)温度应力引起岩体结构破坏和裂隙发育;(2)胶结物中的主要矿物方解石易于发生水化作用,转化成易溶的Ca(HCO3)2,发生迁移,破坏岩体的胶结结构;(3)盐风化也是岩体风化的一个重要方式,Na2SO4、Ca SO4等可溶盐在水汽作用下发生溶解、结晶及水合作用,体积膨胀,对孔隙壁产生较大压力,致使岩体颗粒之间联结减弱,结构破坏,裂隙发育。

关键词：莫高窟砂砾岩风化特征 X-射线衍射测试声波测试易溶盐测试回弹测试

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丹霞山顺层洞穴风化特征的试验研究

地理科学 2014年第4期34卷 454-463页

作者：彭华邱卓炜潘志新中山大学地理科学与规划学院广东广州510275 广州市华舜房地产有限公司广东广州511400

以丹霞盆地丹霞组2段顺层洞穴为研究对象,探讨不同岩性红层抗风化能力的差异,重点关注软岩夹层的风化特征及其对顺层洞穴发育的影响。在野外考察的基础上,选择3个典型顺层洞穴为案例,采集了洞穴剖面不同岩性红层的岩样及夹层水样品,进... 详细信息

以丹霞盆地丹霞组2段顺层洞穴为研究对象,探讨不同岩性红层抗风化能力的差异,重点关注软岩夹层的风化特征及其对顺层洞穴发育的影响。在野外考察的基础上,选择3个典型顺层洞穴为案例,采集了洞穴剖面不同岩性红层的岩样及夹层水样品,进行一系列的岩矿理化测试和水样分析实验。结果表明:洞穴剖面岩性的不均一性及软岩夹层的风化凹进是形成丹霞山顺层洞穴的主要原因。顺层洞穴发育的软岩夹层一般是粉砂质泥岩,粘土矿物含量高,以泥质胶结为主,吸水性较强,开型空隙率较大,抗压强度小,易于风化破碎;上下岩层主要是砂岩和砂砾岩,以钙质和铁质胶结为主,吸水性较弱,开型孔隙率较小,抗压强度较大,风化速度较慢。在洞穴岩层风化过程中,粘土矿物的胀缩、钙质胶结物的溶解,及铁质胶结物的水化作用等是导致岩体结构破坏的重要因素,但促使不同岩性红层风化的主导因素有所差别。粉砂质泥岩的风化以粘土矿物的胀缩作用为主,砂岩和砂砾岩的风化则以钙质胶结物的溶解作用为主。此外,酸性雨水渗入岩体后与各种矿物进行的一系列离子交换作用也促进了顺层洞穴岩层的风化。

关键词：丹霞地貌顺层洞穴软岩夹层风化特征

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敦煌莫高窟北区崖体沿纵深方向风化特征研究

工程地质学报 2018年第6期26卷 1499-1507页

作者：张景科梁行洲叶飞郭志谦谌文武郭青林于宗仁敦煌研究院国家古代壁画与土遗址保护工程技术研究中心敦煌736200 中国文化遗产研究院文物保护修复所北京100029 四川大学水利水电学院成都610065 兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室土木工程与力学学院兰州730000

日益严重的风化侵蚀,严重影响了莫高窟围岩的稳定性和壁画的赋存环境,成为威胁洞窟文物安全的严重隐患。为研究莫高窟北区崖体沿纵深方向的风化特征,选取莫高窟北区北侧一处崖体为试验点,采用逐层剖切的方法,沿水平方向由外向里依次取... 详细信息

日益严重的风化侵蚀,严重影响了莫高窟围岩的稳定性和壁画的赋存环境,成为威胁洞窟文物安全的严重隐患。为研究莫高窟北区崖体沿纵深方向的风化特征,选取莫高窟北区北侧一处崖体为试验点,采用逐层剖切的方法,沿水平方向由外向里依次取样编号。通过室内颗分试验、现场声波测试、可溶盐测试及X射线衍射测试,分析其变化规律。试验结果表明:地层颗粒组成的差异将影响崖体的抗风化能力;声波波速呈现震荡性的变化趋势;在水平深度0. 7 m范围内钠长石含量相对减少,石英含量相对增加;崖体在水平深度0. 4～1. 0 m范围内可溶盐含量呈现递减特征;可溶盐是影响北区崖体风化的重要因素之一。综合分析各测试结果,认为1号、2号和3号探洞风化厚度分别为1. 0 m、0. 6 m和0. 4 m。崖体风化呈现空间差异性,顶部风化最为严重,底部风化最弱。

关键词：莫高窟崖体地层砂砾岩风化特征

松嫩平原杜蒙沙地地表物质的地化组成及风化特征

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中国沙漠 2013年第4期33卷 1009-1018页

作者：谢远云孟杰郭令芬何葵康春国哈尔滨师范大学地理科学学院黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨学院地理系黑龙江哈尔滨150086

本文分析了杜蒙沙地表土样品各粒级组分(全样、>63μm、63～30μm、30～11μm和<11μm)的常量元素组成。结果表明:杜蒙沙地地表物质化学元素组成以Si、Al为主,与上地壳相比,除Si、Mn和Ti外,Fe、Mg、Ca和P严重亏损,Al和Na中度亏损,K轻微... 详细信息

本文分析了杜蒙沙地表土样品各粒级组分(全样、>63μm、63～30μm、30～11μm和风化指标按照CIA(化学蚀变系数)风化指标,其次是(Al+Fe+Ti+Mn)/(Mg+Ca+K+Na)和(CaO+K2O+Na2O)/Al2O3,然后是Fe2O3/MgO和K2O/Al2O3,(CaO+MgO+Na2O)/TiO2比值受沉积物粒度的影响较大,不适合作为指示沉积物化学风化程度的指标。杜蒙沙地的CIA值为52.28,A-CN-K图解指示了杜蒙沙地处于化学风化的最初阶段,处于较弱的脱Ca、Na阶段,其他元素未发生明显化学风化或迁移;A-CNK-FM图解表明杜蒙沙地的Fe、Mg元素仅发生了微弱分异,原因在于半干旱、半湿润气候条件下杜蒙沙地微弱的机械风化,另外杜蒙沙地物质来源决定的短距离搬运也使Fe、Mg元素的分异不明显。

关键词：粒级组分地球化学组成化学风化指标风化特征杜蒙沙地

罗田水库—铁岗水库输水隧洞工程岩体风化特征

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人民长江 2024年第S1期55卷 71-76页

作者：李爱国曾剑华何爱文高健乔帅刘润方长江岩土工程有限公司湖北武汉430010

深圳市罗田水库—铁岗水库输水隧洞工程隧洞埋深大、距离长、穿城区,围岩岩性包括沉积岩、变质岩和侵入岩等三大岩类,不同岩类、岩性风化特征差异较大,有槽状风化、球状风化等,隧洞穿越多种岩性的不同风化带,也穿越两处全、强风化深槽... 详细信息

深圳市罗田水库—铁岗水库输水隧洞工程隧洞埋深大、距离长、穿城区,围岩岩性包括沉积岩、变质岩和侵入岩等三大岩类,不同岩类、岩性风化特征差异较大,有槽状风化、球状风化等,隧洞穿越多种岩性的不同风化带,也穿越两处全、强风化深槽。采用岩体孔内声波测试、室内试验、岩矿组成鉴定等多种手段对三大岩类主要岩性风化特征、成因及物理力学特性进行了分析,研究了风化带岩体对该工程的影响,并提出了处理建议。研究成果可为同类工程提供参考。

关键词：输水隧洞风化特征沉积岩变质岩侵入岩罗田水库铁岗水库

基于原位无/微损测试方法的砂岩摩崖造像表层风化特征与程度研究

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西北大学学报（自然科学版） 2021年第3期51卷 379-389页

作者：张景科王玉超邵明申梁行洲李黎张理想兰州大学土木工程与力学学院/西部灾害与环境力学教育部重点实验室甘肃兰州730000 中国文化遗产研究院北京100029

川渝地区城市环境下砂岩摩崖造像风化特征与程度研究是风化病害防治的基础,同时对文物科学合理地展示、利用具有重要现实意义。该文以弹子石摩崖造像及其赋存岩体为研究对象,在精细化病害勘察基础上,通过原位无损、微损测试手段,结合室... 详细信息

川渝地区城市环境下砂岩摩崖造像风化特征与程度研究是风化病害防治的基础,同时对文物科学合理地展示、利用具有重要现实意义。该文以弹子石摩崖造像及其赋存岩体为研究对象,在精细化病害勘察基础上,通过原位无损、微损测试手段,结合室内扫描电镜(SEM)测试,对弹子石摩崖造像岩体表层宏观、微观风化特征及风化程度进行研究,结果表明,弹子石摩崖造像微观风化特征表现为长石球状风化;宏观上,大佛造像表面硬度自上而下逐渐增大,硬度均值427 HLD,散布范围较大,五佛殿造像硬度均值307 HLD,风化程度高于大佛造像;钻入阻力和表面吸水率测试结果表明,在表层剥落等风化程度高的区域其稳定钻入阻力值大,风化层厚度可达7.2 mm,且到达饱和吸水量的历时短。通过研究,期望对相似环境、同类型砂岩文物的保护修复提供一定借鉴与示范作用。

关键词：砂岩风化病害无/微损测试风化特征弹子石摩崖造像

白衣寺塔塔基古砖表面风化特征及风化机理初探

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西北师范大学学报（自然科学版） 2023年第3期59卷 126-134页

作者：张浩李周明郑炜张景科邱启波兰州大学土木工程与力学学院甘肃兰州730000 兰州市博物馆甘肃兰州730030

在兰州市气候环境因素以及人类活动的影响下,白衣寺塔塔基长期处于毛细水浸润中,致使塔基古砖表层发育了多种病害.为探明古砖病害类型、风化程度与风化机理,通过现场精细化病害勘察、表面硬度及弹性波速测试对其风化程度进行评估.结果表... 详细信息

在兰州市气候环境因素以及人类活动的影响下,白衣寺塔塔基长期处于毛细水浸润中,致使塔基古砖表层发育了多种病害.为探明古砖病害类型、风化程度与风化机理,通过现场精细化病害勘察、表面硬度及弹性波速测试对其风化程度进行评估.结果表明,塔基古砖表层风化病害主要有表面溶蚀、酥碱与泛盐、空鼓、层片状剥落等.塔基古砖硬度集中在284~410 HLD之间,弹性波速为854~1514 m·s^(-1).在硬度评估中,古砖表层风化程度等级以中等居多,占比为61.47%;波速评估中非常轻微以及轻微的砖块,占比分别为35.64%和34.71%.X射线衍射分析(XRD)表明,石英含量较高的部位主要集中在塔基中部.塔基风化是毛细水中的可溶盐反复结晶、冻融循环以及外部多种因素下共同作用的结果.研究结果可以为古砖的病害防治提供基础科学依据.

关键词：白衣寺塔古砖病害风化特征风化机理

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黑色岩层的风化特征研究

地质地球化学 2001年第2期29卷 17-23页

作者：巫锡勇贺玉龙魏有仪喻洪平西南交通大学土木工程学院成都610031 铁道部第二勘测设计院成都610031

黑色岩层是一种分布广泛且较为特殊的一类岩石 ,它的风化往往会加速各类岩石以及工程建筑物材料的风化与劣化过程。本文从矿物岩石学特征、黑色岩层风化的环境特征、黑色岩层中硫化物矿物氧化的地球化学过程以及硫化物矿物氧化形成的酸... 详细信息

黑色岩层是一种分布广泛且较为特殊的一类岩石 ,它的风化往往会加速各类岩石以及工程建筑物材料的风化与劣化过程。本文从矿物岩石学特征、黑色岩层风化的环境特征、黑色岩层中硫化物矿物氧化的地球化学过程以及硫化物矿物氧化形成的酸性条件下其它矿物的稳定性等方面对湘西地区黑色岩层的风化特征进行了分析 ,为进一步深入研究黑色岩层的风化过程及机理打下了基础。

关键词：黑色岩层地球化学过程风化特征硫化物酸性环境水

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加积型红土粘土矿物及风化特征研究

加积型红土粘土矿物及风化特征研究

作者：何俊杰浙江师范大学

学位级别：硕士

本文在大量野外工作的基础上,选择中亚热带地区源东(YD)、汪家垄(WJL)、陈家堰(CJY)等三个加积型红土剖面作为研究对象,利用矿物学和地球化学等方法,就加积型红土粘土矿物组成和风化特征进行探讨。三个剖面共采集分析样品149个,选择其中... 详细信息

本文在大量野外工作的基础上,选择中亚热带地区源东(YD)、汪家垄(WJL)、陈家堰(CJY)等三个加积型红土剖面作为研究对象,利用矿物学和地球化学等方法,就加积型红土粘土矿物组成和风化特征进行探讨。三个剖面共采集分析样品149个,选择其中的80个样品进行沉降实验,提取样品中风化特征,为进一步认识加积型红土的形成环境和网纹化机制奠定基础。本文初步得到以下结论:(1)将YD、WJL、CJY三个加积型红土剖面80个样品特征。(2)WJL、CJY两个加积型红土剖面自上而下均划分为三个地层单元,分别是黄棕色土层、网纹黄棕色土层和网纹红土层,而YD加积型红土剖面自上而下均划分为均质红土层、弱网纹红土层和强网纹红土层,粘土矿物类型及组合沿剖面存在一定差异。剖面上部的黄棕色土和均质红土样品以蛭石、高岭石和伊利石为主,此外还有伊利石-蒙脱石混层矿物。剖面中部网纹黄棕色土样品以高岭石、伊利石、伊利石-蒙脱石混层矿物为主,部分样品含有蛭石、蒙脱石和少量高岭石-蒙脱石混层矿物,蛭石主要出现在该层上部样品中,而高岭石-蒙脱石混层矿物则出现在该层下部样品中。剖面下部网纹红土样品以高岭石、蒙脱石、伊利石-蒙脱石混层矿物、高岭石-蒙脱石混层矿物为主,而蛭石甚微。网纹层内高岭石随深度增加而增加,伊利石则相对减少。鉴于网纹层内高岭石-蒙脱石混层矿物的存在和高岭石的增加,网纹红土形成环境暖湿且具一定的干湿季节变化。三个剖面粘土矿物的类型及组合特征一致显示,网纹红土形成环境较剖面中上部的均质红土、网纹黄棕色土及黄棕色土更加暖湿,沿剖面自下而上,加积型红土形成环境由暖湿渐渐转为干凉。(3)利用伊利石(001)衍射峰的半高宽计算伊利石结晶度,YD、WJL、CJY三个剖面的伊利石结晶度IC值大致介于0.39.80之间,其中YD剖面变化于0.42.68之间,WJL剖面变化于0.39.80之间,CJY剖面介于0.42.66之间,三个剖面伊利石结晶度的变化范围较为一致,按照Diekmann对伊利石结晶程度的划分方案,均属结晶程度好与中等范畴。相比之下,网纹红土IC值(0.59.72)略高于网纹黄棕色土(0.51.66)、均质红土(0.42.56)和黄棕色土(0.44.54),表明中更新世至晚更新世加积型红土的风化程度渐趋减弱,同样揭示了红土剖面自下而上气候由暖湿转向干凉的变化过程。(4)综合分析研究剖面粘土矿物组成、伊利石结晶度和CIA、ba、SA、SAF等化学风化参数沿剖面的变化,加积型红土记录了中亚热带地区第四纪环境的阶段性变化。三个剖面一致表明:网纹红土中下部环境比较稳定,IC、CIA、ba、SA、SAF、粘粒含量(特征。黄棕色土至网纹红土层上部,IC、CIA、ba、SA、SAF、粘粒含量(特征的纵向变化能够有效指示加积型红土化学风化自中更新世以来逐渐减弱的趋势。

关键词：中亚热带加积型红土粘土矿物伊利石结晶度风化特征