试论我国黄土的工程地质性质及其常见的工程地质问题

浅论我国黄土的工程地质性质及其常见的工程地质问题长安大学地测学院姓名：马鑫学号：2601050307摘要黄土作为地基用于各类建筑工程中己有漫长的历史。

而黄土湿陷性问题，一直是黄土地区的一个典型的工程地质问题，黄土的湿陷性对其分布区的工程建设活动常常造成巨大的危害，对工程建筑极具破坏性。

要预防和减少黄土的湿陷性的危害，弄清黄土的湿陷成因就显得十分重要。

因此，就需对黄土的湿陷性进行进一步的分析研究。

关键词:黄土:湿陷性;显微结构;一、绪论黄土在全世界有较广泛的分布，主要分布于中纬度干早、半干早地区，面积达1 3 0 0 万平方公里，约占陆地总面积的9 . 3 %，具体在欧洲、北美、南美、亚洲均有分布，此外，在澳洲等地区也有零星分布。

我国黄土分布面积大约有6 . 3 2 x1 05平方公里，约占全国面积的6 . 6 %。

主要分布在北纬3 0 0°-4 9 0°，东经7 5°- 1 2 7°之间。

在大范围分布区中，黄河中游地区，西起乌鞘岭，东到太行山西麓，北起长城附近，南抵秦岭北麓，地表几乎全部被黄土所覆盖，形成了地层连续、厚度大、面积广的典型黄土地区。

黄土作为地基用于各类建筑工程中己有漫长的历史。

而黄土湿陷性问题，一直是黄土地区的一个典型的工程地质问题，黄土的湿陷性对其分布区的工程建设活动常常造成巨大的危害，常能引起工程建筑物的破坏，它可直接引起土质边坡塌滑、铁路路基下沉、房屋下沉开裂等不良工程地质现象，对工程建筑极具破坏性。

此外，由于黄上具有湿陷性而极易造成严重的水土流失灾害。

要预防和减少黄土的湿陷性的危害，弄清黄土的湿陷成因就显得十分重要。

因此，就需对黄土的湿陷性进行进一步的分析研究。

黄土湿陷性机理研究历史及现状湿陷性成因的研究是解决一系列实际问题的最关键而基本的工作[ 3 1 ，同时黄土的湿陷成因的研究也是一个世界性的难题，为了搞清这个问题，前人做了大量卓有成效的工作，取得了大量理论性及应用性研究成果，并在此基础上提出了许多假说，但由于黄土材料的特殊性和复杂性，使得对于黄土湿陷性的成因到目前尚看法不一。

国内外众多学者对于不同地区黄土的湿陷性进行了不同程度的研究其研究方向、方法、出发点不同，在此基础上提出的假说也各有其特点。

但总的说来可以归纳为三大类，即从湿陷性黄土物质组成成分出发的湿陷性成因研究、从湿陷性黄土结构特点出发的湿陷性成因研究、从触发湿陷性的力学机制出发的湿陷性成因研究。

二、黄土的微观结构特征孔隙是黄土体内未被骨架颗粒和胶结物占据的空间。

它的成因、形状、大小、多少、及分布特征都直接影响着黄土的工程地质性质。

关于黄土微观结构的研究，多在偏光镜下作定性研究。

2.1孔隙的类型黄土孔隙按其成因可分为原生孔隙及次生孔隙两大类。

2..1.1次生孔隙：这类孔隙的孔壁主要由次生碳酸钙组成。

一种是非晶质碳酸钙孔隙沉淀，常呈管道状;一种为结晶质碳酸钙沿孔隙生长呈晶簇状。

此外，还可以看到少量由植物遗体和粘土构成的孔壁。

2.1.2原生孔隙：按照碎屑颗粒的排列方式，原生孔隙可分为支架孔隙，镶嵌孔隙和胶结孔隙。

（1）支架孔隙：系指粗颗粒疏堆积，互相支架构成的孔隙，一般较大，孔径有时大于构成孔隙的颗粒直径。

这类孔隙的孔壁由构成土体的碎屑材料组成，很少有次生物质围绕孔壁，其形状也不规则。

支架孔隙极不稳定，当受到上覆地层的压力或黄土中水分的影响时，其周围的颗粒被陷入孔内。

因此，可以得出支架孔隙是引起黄土湿陷的主要因素之一。

（2）镶嵌孔隙：系指粗颗粒互相靠拢，互相穿插所形成的粒间缝隙，多呈缝隙状，一般较小，比较稳定，透水性好。

（3）胶结孔隙：系指分布于胶结物中的微小孔隙。

2.2、孔隙的大小类型：有特大孔隙、大孔隙、中孔隙、小孔隙及微孔隙之分。

特大孔隙：孔隙一般大于250微米，在剖面上自上而下显著地减少。

大孔隙：孔隙在16到25微米之间，在剖面上自上而下减少。

中空隙：孔径在4到16微米之间，在剖面上自上而下减少。

小孔隙：孔隙为1到4微米，在剖面上自上而下逐渐增多。

微孔隙：孔径一般小于1微米，在剖面上自上而下显著增多。

从孔隙的类型来讲，支架孔隙是引起黄土湿陷的主要孔隙，从孔隙的大小来讲，大孔隙和中孔隙则是引起黄土湿陷的主要孔隙。

三、湿陷性黄土分布及主要工程地质问题3 . 1黄土湿陷性及湿陷系数湿陷性黄土由于它的特殊性，致使在压力和水的作用下发生湿陷现象，产生湿陷变形。

为了便于以下章节的讨论，现将有关湿陷性的一些主要概念及其涵义，简单介绍如下。

3 . 1 . 1 湿陷变形当湿陷性黄土在一定压力( 自重压力或者自重压力加附加压力) 作用下，受水浸湿产生下沉变形。

下沉变形中，除掉正常压缩变形外，还有一部分附加下沉变形，这部分变形被称为湿陷变形。

湿陷变形是由于水的作用产生的。

从湿陷性黄土受水受压产生的总下沉变形中减去湿陷性黄土不浸水而受压后产生的压缩下沉变形，就是湿陷变形。

湿陷变形的大小量值，叫做湿陷量。

湿陷量包括自重湿陷量及剩余湿陷量等。

自重湿陷量:用自重压力求得的湿陷系数( 叫自重湿陷系数) 计算出来的整个湿陷性黄土总厚度范围内的湿陷变形量。

剩余湿陷量:是指地基处理后，其湿陷量的剩余部分。

湿陷系数( 6 . ) :单位厚度的土样所产生的湿陷变形，以小数表示。

湿陷系数是判定黄土湿陷性的定量指标，由室内压缩试验测定。

自重湿陷系数( S s ) : 单位厚度的土样在该试样深度上覆土层饱和自重压力作用下所产生的湿陷变形，以小数表示。

自重湿陷系数主要用于计算自重湿陷量。

它并不作为判定黄土湿陷性的定量指标。

3 . 1 . 2湿陷性质黄土浸水受压后，能发生湿陷者，叫做湿陷性黄土。

黄土浸水受压后，不发生湿陷者，叫做非湿陷性黄土。

在黄土湿陷性评价的实际工作中，规定出一个湿陷系数界限值，大于界限值的叫湿陷性黄土，小于界限值的叫非湿陷性黄土。

这个界限值，采用湿陷系数等于0 . 0 1 5 或者0 . 0 2 ，就是说。

凡是湿陷系数大于等于0 . 0 1 5( 或者0 . 0 2 )的黄土层，就定为湿陷性黄土。

湿陷压力( n , I Ka ) : 产生湿陷变形时所产生的压力。

《湿陷性地区黄土建筑规范》( G B 7 2 5 -9 0 )规定，测定湿陷系数的压力，应自基础底面( 初步勘察阶段基底标高不确定时，自地面1 . 5 m)算起，l 0m以内的土层湿陷压力应采用2 0 0 K p a , 1 0 m以下至非湿陷性土层顶面，应采用其上覆土的饱和自重压力，( 当大于3 0 0 K P a 时，仍采用3 0 0 K P a )3 . 2湿陷性黄土的分布3 . 2 . 1黄河中游湿陷性黄土的区域分布我国的湿陷性黄土分布广泛，其中分布最为广泛的是黄河中游地区。

黄河中游地区( 即三门峡—龙羊峡之间黄河及其支流流域范围内的地区) :黄土几乎呈连续成片的分布。

湿陷性黄土亦然，发育的最为广泛、这一区域泛指山西太行山西麓往西直到甘肃的乌鞘岭，北起长城往南抵秦岭北坡，黄土分布面积约占全国黄土面积的百分之七十二点三。

而湿陷性黄土主要分布在黄河及其支流徨水、大通河、渭河、径河、延河、洛河及汾河等河谷地区。

另外，在某些山前斜坡地带、丘陵地带、黄土源顶也有所分布。

本区湿陷性黄土厚度，以六盘山为界，以西厚度较大，最大可达三十余米，以东厚度较小，汾河流域在十二米左右，在往东至豫西则更小些。

在本区的吕梁山、六盘山，陕北榆林、秦岭之间，在这东西长四百公里南北宽四百五十公里的范围内，黄土分布既广又厚，地层发育的也比较齐全，是我国黄土分布的典型地区。

莽莽的黄土，构成了我国著名的西北黄土高原黄土高原是一种独特的自然地理单元，狭义上，其范围北界长城，南抵汾渭盆地北缘，东起吕梁山西麓，西迄陇西盆地西缘，范围包括陇西、宁南( 宁夏自治区南部)、陇东、陕北、晋西等地区，呈近东西向展布，总面积约2 3 万平方公里，一级地貌类型有黄土源及黄土梁r-具体来讲，黄土高原位于北纬3 4 “-4 1 0、东经1 0 3 。

一1 1 4 0之间，地势西北高、东南低，海拔高度介于1 0 0 0- 2 0 0 0 m之间。

本次研究范围主要为西起兰州，东至黄河，北到长城一带，南达渭河盆地北缘的广大区域。

主要包括陇西、陇东及陕北三地区。

3 . 2 . 2湿陷性黄土在地貌单元上的分布地貌是在一定的物质组成的基础上，受内力地质作用和外力地质作用相互作用而形成的。

因而地貌类型不同，反映了构成地貌的地层或构造的不同。

而地层、构造又恰是与工程建设密切相关的。

不同的地貌对工业布局和建筑物的平面布置并不相同。

分析和研究地貌类型及其形态，有助于判断地层的成因，有无滑坡、泥石流、断裂等不良地质现象，也可以根据地貌的形态来预测地质环境改变之后，可能发生的变化和变化趋势。

综上可见，在黄土地区进行工民建工程建设，工程勘察以及环境工程评价，都不能离开地貌条件的调查与研究，有时地貌条件可能是影响工程建设适宜性和场地、地基整治的重要因素。

就工业与民用建设工程地质而言，研究黄土地貌主要是研究中型和小型地貌，有时还要研究微型地貌1 1 1 .黄土地貌一般可分为黄土源、黄土梁、黄土筛、河谷阶地、冲积洪积平原等类型。

3 . 3湿陷性黄土对工程建设的形晌黄土的湿陷性，通常是指黄土受水浸泡在上覆土层或建筑物荷载作用下突然失稳，发生急速下陷，压密和侧向流变。

这种工程力学特性常常严重威胁和破坏工程建筑的正常运营和使用。

湿陷性黄土地区进行各种工程建设时，常常遇见一些工程地质问题，包括自然地质现象与人类工程活动造成的地质现象等几个方面对工程建筑的影响的内容。

湿陷性黄土地区主要而常见的工程地质问题有: 湿陷性，地基强度与压缩性，斜坡的稳定性，还包括黄土潜蚀陷穴、冲沟、泥石流。

以及古墓、砂井砂巷、水渠水库蓄水及其它工程活动所引起的工程地质问题。

除上面举出的一些自然地质现象及某些特殊工程建设等引起的工程地质问题外，湿陷性黄土地区类似的问题还有很多，诸如大面积堆载地面受荷、黄土洞室、地下采空、地震、斜坡的稳定性、黄土潜蚀与黄土陷穴等。

就黄土侵蚀来说，大量野外调查和统计分析表明，洞穴侵蚀常发育于沟缘线附近，具有坡面和沟道多种侵蚀方式的发育特征，在一定程度上反映了坡面侵蚀与沟谷侵蚀的内在联系与演化过程。

洞穴侵蚀发育不仅具有水蚀过程的一般特征，如地面径流的直接冲刷作用，也有径流潜蚀、跌水冲淘和重力陷落等多种方式的综合作用。

它不仅以其独特的方式改变着黄土的地质地貌环境，而且也对黄土区各种工程设施形成巨大的潜在危害。

所以，深入分析研究洞穴侵蚀机理和影响因素，对研究其发育分布规律以及对黄土区各种工程的破坏方式具有重要作用。

这里以黄土暗穴对公路的影响为例进行具体说明。

黄土暗穴对公路产生的危害是公路损毁的一种主要方式，具有显著的突发性特点。