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黄土

2020-04-09 21:01

一种富含碳酸钙,常有大孔隙并具湿陷性的第四纪陆相沉积物。黄土颜色有黄、棕黄、黄褐、棕红色。黄土按颗粒组成属粉质壤土或粉质砂壤土,粉粒含量大于50%,且主要是粗粉粒(粒径0.01~0.05mm)。土的矿物成分以石英、长石为主,含碳酸盐、硫酸盐和氯化物等水溶盐类。黏土矿物主要是亲水性较弱的高岭石、伊利石。有些黄土具垂直节理(参见彩图ⅩⅥ—15),含大量肉眼可见的大孔隙、虫孔和植物根,有钙质结核(又称礓结石、黄土砂礓)。黄土浸水崩解,还可能液化;在天然不饱和状态下,抗剪强度和承载力较高,压缩性较小;当地下水带走细粒和水溶盐类时,可产生黄土井、陷穴、洼地等黄土喀斯特(参见彩图ⅩⅥ—16)现象。

ⅩⅥ—15 黄土垂直节理

殷鹤仙摄

ⅩⅥ—16 黄土喀斯特

殷鹤仙摄

黄土在一定的压力作用下,浸水时土体结构迅速破坏而发生显著的附加下沉,称黄土的湿陷性。判别黄土湿陷性的指标是湿陷性系数(δs),当δs≥0.015时,定为湿陷性黄土,并按如下标准判断湿陷性的强弱程度:0.015≤δs≤0.03为弱湿陷性;0.03<δs≤0.07为中等湿陷性;δ>0.07为强湿陷性。影响湿陷性的因素有黄土的形成年代、成因类型、地形条件、阶地类型、地下水情况和下伏地层性质等。一般沉积时代较早、水成的、分布在高阶地、潜水水位以下的黄土无湿陷性或湿陷性轻微;当下伏有卵砾石层或喀斯特化碳酸盐岩时,常有严重湿陷变形,并易产生潜蚀洞穴、管涌、塌陷。湿陷性是黄土的主要工程地质问题,除研究上述影响因素,进行湿陷性及其他物理力学性质试验外,常需进行野外浸水荷载试验或其他原位测试,以判定作为建筑物地基的黄土的湿陷性质、湿陷量和承载力。

黄土在全世界分布面积达1 300万km2,占陆地总面积的9.3%,主要分布在中纬度干旱、半干旱地区,在欧洲、北美都有分布。黄土在中国西北、华北、东北地区广泛分布,出露面积约64万km2,其中湿陷性黄土约占2/3。土层的厚度各地不一,一般为10~30m,陕、甘高原约200m,已知最大厚度达409.93m(中国甘肃石津村)。黄土的成因类型是百余年来各国关注和研究的问题,早期以风成说为主,现在认为成因复杂,有风积、洪积、冲积、坡积及其混合类型多种成因。

中国第四系(纪)各时期都有黄土沉积。早更新统(世)午城黄土呈微红、棕红色,无大孔隙,土质坚硬,古土壤层不多,一般无湿陷性,承载力400 kPa以上;中更新统(世)离石黄土呈棕黄色,紧密,夹有数层至十余层古土壤,其下部具柱状节理,一般无湿陷性,承载力较高;晚更新世马兰黄土呈浅黄至灰黄色,稍密至中密,均匀,大孔隙发育,厚度较大,具垂直节理和湿陷性,承载力150~250 kPa;全新世黄土土质较均匀,稍密至中密,有湿陷性,强度较低,偶见古人类活动遗迹。上述情况说明,时代愈老,沉积时间越长,土体越密实,强度高,承载力较大,湿陷性小;时间较晚的则密实度差,强度低,承载力较小,湿陷性大。

修建在黄土区的水利工程、房屋、公路、铁路等,常易发生与湿陷有关的坝体裂缝、渠道不均匀沉陷、管道断裂、房屋破坏、水库库岸及边坡塌滑等问题,要根据工程对象、黄土性质、地质条件及危害程度,综合考虑处理措施。

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