湿陷性黄土与黄土地区的地质灾害

湿陷性黄土与黄土地区的地质灾害黄土是一种第四地质历史时期干旱气候条件下的沉积物。

以风力搬运堆积未经此生扰动的、无层理的、黄色粉质富含碳酸盐并具有大孔隙的土状沉积物称之为黄土。

具体说就是分布在山西、陕西和甘肃等地构成黄土高原的黄土作为代表。

黄土具有如下特征：1、为风力搬运沉积，无层理。

2、颜色以黄色、褐黄色为主，有时呈灰黄色。

3、颗粒组成以粉粒为主，含量一般在60%以上，几乎没有粒径大于0.25mm的颗粒。

4、富含碳酸钙盐类。

5、垂直节理发育。

6、一般肉眼可看的大孔隙。

满足所有特征的称为典型黄土或者原生黄土，当缺少一项或者几项，称为次生黄土。

在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土称为湿陷性土，广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区的黄土多具湿陷性。

湿陷性黄土是一种特殊性质的土，在一定的压力下，下沉稳定后，受水浸湿，土结构迅速破坏，并产生显著附加下沉，故在润陷性黄土场地上进行建设，应根据建筑物的重要性、地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度，采取以地基处理为主的综合措施，防止地基湿陷对建筑产生危害。

1、湿陷性黄土的颗粒组成我国湿陷性黄土的颗粒主要为粉土颗粒，占总重量约50～70％，而粉土颗粒中又以0．05～O．01ram的粗粉土颗粒为多，占总重约40.60％，小于0．005ram的粘土颗粒较少，占总重约14.28％，大于0．1rnm的细砂颗粒占总重在5％以内，基本上无大于0．25mm的中砂颗粒。

上述颗粒的矿物成分，粗颗粒中主要是石英和长石，粘粒中主要是中等亲水性的伊利石。

此外，在湿陷性黄土中又含有较多的水溶盐，呈固态或半固态分布在各种颗粒的表面。

黄土是干旱或半干旱气候条件下的沉积物，在生成初期，土中水分不断蒸发，土孔隙中的毛细作用，使水分逐渐集聚到较粗颗粒的接触点处。

同时，细粉粒、粘粒和一些水溶盐类也不同程度的集聚到粗颗粒的接触点形成胶结。

试验研究表明，粗粉粒和砂粒在黄土结构中起骨架作用，由于在湿陷性黄土中砂粒含量很少，而且大部分砂粒不能直接接触，能直接接触的大多为粗粉粒。

细粉粒通常依附在较大颗粒表面，特别是集聚在较大颗粒的接触点处与胶体物质一起作为填充材料。

粘粒以及土体中所含的各种化学物质如铝、铁物质和一些无定型的盐类等，多集聚在较大颗粒的接触点起胶结和半胶结作用，作为黄土骨架的砂粒和粗粉粒，在天然状态下，由于上述胶结物的凝聚结晶作用被牢固的粘结着，故使湿陷性黄土具有较高的强度，而遇水时，水对各种胶结物的软化作用，土的强度突然下降便产生湿陷。

2、土的湿度和密度湿陷性黄土之所以在一定压力下受水时产生显著附加下沉，除上述在遇水时颗粒接触点处胶结物的软化作用外，还在于土的欠压密状态，干旱气候条件下，无论是风积或是坡积和洪积的黄土层，其蒸发影响深度大于大气降水的影响深度，在其形成过程中，充分的压力和适宜的湿度往往不能同时具备，导致土层的压密欠佳。

接近地表2--3米的土层，受大气降水的影响，一般具有适宜压密的湿度，但此时上覆土重很小，土层得不到充分的压密，便形成了低湿度、高孔隙率的湿陷性黄土。

湿陷性黄土在天然状态下保持低湿和高孔隙率是其产生湿陷的充分条件。

我国湿陷性黄土分布地区大部分年平均降雨量约在250～500ram，而蒸发量却远远超过降雨量，因而湿陷性黄土的天然湿度一般在塑限含水量左右，或更低一些。

3、湿陷性黄土地基处理湿陷性黄土地基处理的目的主要是通过消除黄土的湿陷性，提高地基的承载力。

常用的地基处理方法有：土或灰土垫层、土桩或灰土桩、强夯法、重锤夯实法、桩基础、预浸水法等。

黄土地区主要的地质灾害有滑坡、岩溶、冲沟等地质灾害。

滑坡是指斜坡上的岩体或土体因种种原因在重力作用下沿一定的软弱结构面发生整体顺坡下滑的现象或过程。

滑坡产生滑坡的基本条件是斜坡体前有滑动空间，两侧有切割面。

地形地貌特征是山体众多，山势陡峻，沟谷河流遍布于山体之中，与之相互切割，因而形成众多的具有足够滑动空间的斜坡体和切割面。

广泛存在滑坡发生的基本条件，滑坡灾害相当频繁。

从斜坡的物质组成来看，具有松散土层、碎石土、风化壳和半成岩土层的斜坡抗剪强度低，容易产生变形面下滑；坚硬岩石中由于岩石的抗剪强度较大，能够经受较大的剪切力而不变形滑动。

但是如果岩体中存在着滑动面，特别是在暴雨之后，由于水在滑动面上的浸泡，使其抗剪强度大幅度下降而易滑动。

降雨对滑坡的影响很大。

降雨对滑坡的作用主要表现在，雨水的大量下渗，导致斜坡上的土石层饱和，甚至在斜坡下部的隔水层上击水，从而增加了滑体的重量，降低土石层的抗剪强度，导致滑坡产生。

不少滑坡具有“大雨大滑、小雨小滑、无雨不滑”的特点。

地震对滑坡的影响很大。

究其原因，首先是地震的强烈作用使斜坡土石的内部结构发生破坏和变化，原有的结构面张裂、松驰，加上地下水也有较大变化，特别是地下水位的突然升高或降低对斜坡稳定是很不利的。

另外，一次强烈地震的发生往往伴随着许多余震，在地震力的反复振动冲击下，斜坡土石体就更容易发生变形，最后就会发展成滑坡。

产生滑坡的主要条件：一是地质条件与地貌条件；二是内外营力(动力)和人为作用的影响。

第一个条件与以下几个方面有关：(1)岩土类型：岩土体是产生滑坡的物质基础。

一般说，各类岩、土都有可能构成滑坡体，其中结构松散，抗剪强度和抗风化能力较低，在水的作用下其性质能发生变化的岩、土，如松散覆盖层、黄土、红粘土、页岩、泥岩、煤系地层、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩等及软硬相间的岩层所构成的斜坡易发生滑坡。

(2)地质构造条件：组成斜坡的岩、土体只有被各种构造面切割分离成不连续状态时，才有可能向下滑动的条件。

同时、构造面又为降雨等水流进入斜坡提供了通道。

故各种节理、裂隙、层面、断层发育的斜坡、特别是当平行和垂直斜坡的陡倾角构造面及顺坡缓倾的构造面发育时，最易发生滑坡。

(3)地形地貌条件：只有处于一定的地貌部位，具备一定坡度的斜坡，才可能发生滑坡。

一般江、河、湖(水库)、海、沟的斜坡，前缘开阔的山坡、铁路、公路和工程建筑物的边坡等都是易发生滑坡的地貌部位。

坡度大于10度，小于45度，下陡中缓上陡、上部成环状的坡形是产生滑坡的有利地形。

(4)水文地质条件：地下水活动，在滑坡形成中起着主要作用。

它的作用主要表现在：软化岩、土，降低岩、土体的强度，产生动水压力和孔隙水压力，潜蚀岩、土，增大岩、土容重，对透水岩层产生浮托力等。

尤其是对滑面(带)的软化作用和降低强度的作用最突出。

就第二个条件而言，在现今地壳运动的地区和人类工程活动的频繁地区是滑坡多发区，外界因素和作用，可以使产生滑坡的基本条件发生变化，从而诱发滑坡。

主要的诱发因素有：地震、降雨和融雪、地表水的冲刷、浸泡、河流等地表水体对斜坡坡脚的不断冲刷；不合理的人类工程活动，如开挖坡脚、坡体上部堆载、爆破、水库蓄(泄)水、矿山开采等都可诱发滑坡，还有如海啸、风暴潮、冻融等作用也可诱发滑坡。

滑坡人类活动是诱发滑坡的主要因素：违反自然规律、破坏斜坡稳定条件的人类活动都会诱发滑坡。

例如：(1)开挖坡脚：修建铁路、公路、依山建房、建厂等工程，常常因使坡体下部失去支撑而发生下滑。

例如我国西南、西北的一些铁路、公路、因修建时大力爆破、强行开挖，事后陆陆续续地在边坡上发生了滑坡，给道路施工、运营带来危害。

(2)蓄水、排水：水渠和水池的漫溢和渗漏，工业生产用水和废水的排放、农业灌溉等，均易使水流渗入坡体，加大孔隙水压力，软化岩、土体，增大坡体容重，从而促使或诱发滑坡的发生。

水库的水位上下急剧变动，加大了坡体的动水压力，也可使斜坡和岸坡诱发滑坡发生。

支撑不了过大的重量，失去平衡而沿软弱面下滑。

尤其是厂矿废渣的不合理堆弃，常常触发滑坡的发生。

此外、劈山开矿的爆破作用，可使斜坡的岩、土体受振动而破碎产生滑坡；在山坡上乱砍滥伐，使坡体失去保护，便有利于雨水等水体的入渗从而诱发滑坡等等。

如果上述的人类作用与不利的自然作用互相结合，则就更容易促进滑坡的发生。

随着经济的发展，人类越来越多的工程活动破坏了自然坡体，因而近年来滑坡的发生越来越频繁，并有愈演愈烈的趋势。

应加以重视。

滑坡常发生在雨季或春季冰雪融化时。

滑动的地方主要是山谷坡地、海洋、湖泊、水库、渠道和河流的岸坡及露天采矿场所。

世界上大多数国家都有滑坡的产生，其中以中国、美国和日本等国家较严重。

多数滑坡，特别是大规模的滑坡会掩埋村镇，摧毁厂矿，破坏铁路和公路交通，堵塞江河，损坏农田和森林，从而给人类生命和经济建设带来危害。

瑞士曾有一次滑坡造成5000多人丧生。

日本于1958年调查了5 584个滑坡，这些滑坡平均每年造成40 000hm2农田的破坏和78 900间房屋的倒塌。

滑坡在美国每年至少造成10亿美元的经济损失，并导致20—25人丧生。

厄瓜多尔曾发生过一次大的滑坡，引起5000人死亡，并破坏了穿越该国的一条国际输油管道，造成15亿美元的经济损失。

突遇滑坡滑坡的防治要贯彻“及早发现，预防为主；查明情况，综合治理；力求根治，不留后患”的原则结合边坡失稳的因素和滑坡形成的内外部条件，治理滑坡可以从以下两个大的方面着手：1消除和减轻地表水和地下水的危害.2改善边坡岩土体的力学强度.。

我国西部地区的黄土分布广泛，厚度大，黄土地层、地貌形态复杂多样，在世界上独一无二。

而分布这些黄土的西部地区又处在现代构造活动强烈的地震多、强发区，使得地震作用时候黄土滑坡成为这些地区非常严重的一种地质灾害。

黄土地区的地震滑坡分布与地形、土质、、地震强烈程度都有关。

根据对黄土滑坡的考察发现，许多黄土滑坡其坡脚平缓，土质疏松，规模巨大，土层呈流滑形态；有些滑坡土质密实，其滑坡面沿着其下第三纪红层甚至切入红层，表现出地震力与重力叠加作用使土体发生剪切变形的失稳特征；还有一些滑坡，其底部的红土层湿度较大，或者存在饱和砂层，地震作用下黄土液化，或砂土液化很可能是失稳的内在原因。

从大区域看，中国黄土地区的地震滑坡主要发生地区主要分布在六盘山以西的“陇西盆地”。

从土体性质看，甘肃“陇西盆地”黄土与关中和陕北相比，干重度小，孔隙比大，黄土更加疏松，大孔隙更加发育地震构造上看，六盘山以西恰好处在地震多发带；地貌上看，这一带沟壑纵横，有利于滑坡形成。

黄土滑坡的物质组成和滑动动面位置分为：黄土内部滑坡、黄土-基岩层面滑坡和黄土-基岩混合滑坡。

地震滑坡、振陷和黄土的液化是黄土地区的三大地震灾害。

黄土的振陷变形，在土动力学上是用残余应变表示的，其宏观表现有地基沉陷、地裂缝，甚至土体滑移的等地质灾害。

由于黄土的大孔隙、强胶结和欠压密的结构特性是导致其在静力下受湿发生失陷和在动应力下受荷发生振陷的基础，因此黄土的密实度、初始含水量和结构性对其湿陷和振陷有决定性影响。