黄土路基

黄土地区路基

1.黄土地区路基工程的特点

黄土是指第四世纪以来在干旱和半干旱地区沉积的，以粉粒为主，富含钙质的粘性土，呈棕黄色、灰黄或黄褐色。黄土覆盖世界大陆面积的12%左右，分布于温带沙漠外缘的半干旱地区、中纬度森林、荒漠草原地带，呈现断续分布。中国黄土的分布面积，比世界上任何一个国家都大，而且黄土地形在中国发育得最为完善，规模也最为宏大。中国西北的黄土高原是世界上规模最大的黄土高原；华北的黄土平原也是世界上规模最大的黄土平原。中国黄土总面积达63．1万平方公里，占全国土地面积的6%。

黄土的工程特性：

①、黄土的孔隙比一般为0.7~1.1，具有肉眼可见的大孔隙，并具有垂直节理，可保持天然垂直边坡；

②、黄土的颗粒组成以粉粒为主，质地均匀，不含大于0.25mm颗粒；

③、黄土含有10%~30%的碳酸钙，有的黄土中含有大量钙质结核；

④、黄土天然含水率低，干燥时比较坚固，遇水容易崩解，剥蚀。

⑤、有些黄土具有湿陷性，受水浸湿后易溶盐的溶解破坏了土粒间的胶结作用，黏聚力减弱，在自重或外荷载作用下产生湿陷性沉陷。

⑥、黄土土质依据土的塑性指标进行分类。当塑性指数不大于10时，应定为砂质黄土；当塑性指数大于10时，应定为黏性黄土。

黄土的时代及其工程性质

由于黄土特有的性质和黄土类型复杂，黄土地区的路基工程具有以下特点：（1）黄土地貌有真独特的形态、形成所谓塬、梁、岇的地貌景观。由于冲沟发育。黄土地区山高谷深。因此，黄土地区路基多高填深挖，工程数量浩大。

（2）黄土路堑边坡容易产生变形。常见的变形有剥落、冲蚀、溜坍和崩塌，所以恰当的根据工点黄土类型和特性选择路堑边坡形式及边坡坡度是防止发生上述变形关键。

（3）黄土高路堤容易产生下沉，这一方面是由于黄土湿陷性造成的，另一方面也是由于黄土天然含水量小，难以达到要求的压实密度的缘故。

（4）黄土路堤边坡在雨水作用下容易产生冲蚀。

（5）由于黄土具有垂直节理、多孔隙及丰富的易溶盐，使黄土产生陷穴。

2.黄土地区路基的灾害和防治

黄土陷穴

1.成因：

黄土地区修筑的路基，在雨季时大面积汇集的雨水，沿着黄土的垂直节理和大孔隙向路基内部渗透、潜流，溶解了黄土中的易溶盐，破坏了黄土结构，土体不断崩解，水流带走黄土颗粒，形成暗穴，在水的浸泡和冲刷作用下，洞壁坍塌，逐渐扩大形成更大的暗穴或出露于地表的其他形态的陷穴。特别是在地形起伏多变、地表径流容易汇集的地方，而土质松散、垂直节理较多的新黄土中最易形成陷穴。

黄土陷穴的产生是黄土的湿陷性及水的潜蚀淋溶作用的结果。黄土的湿陷性是产生陷穴的内在原因，水的潜蚀作用是产生陷穴的外部诱因。

黄土的自身特点，为陷穴产生提供了本质条件。

（1）湿陷性黄土是一种土质疏松，主要成分为粉土颗粒组成的特殊土，其细微颗粒极易遭受潜蚀；

（2）黄土中易溶盐含量丰富，对强度起作用的结构状碳酸钙，在含CO2的水或酸性环境中，易受水溶蚀，破坏黄土的内部结构，使之变得松软，有利于地下水渗透，加速了渗流作用和机构潜蚀作用；

（3）大孔隙和裂隙发育，为水的渗透提供了便利通道，加速了机械潜蚀。

黄土地区特殊的水文气候条件，为陷穴的产生提供了有利的外部条件。该地区雨量很少，但较集中，全年暴雨多发生在7、8、9三个月，尤其在暴雨后，大量地表水迅速积聚，且有一定的水压力，水透过黄土像通过一个小吸管被吸下去，陷穴一般中间大，进口和出口

微地形地貌特征，对陷穴产生也有一定影响。一般陷穴多发生在一边靠山，一边临深沟的地段，有时也发生在半填半挖路堑与路堤衔接处、桥涵台背填土处或者填土施工接岔处等，在地形起伏波折变化多的地方，特别是缓坡突然转为陡坡地段，也易形成陷穴。另外黄土地区，由于植被不发达，也为水的渗透提供了有利条件。

2．类型

(1)根据黄土陷穴的成因划分

①由地表浸水形成的陷穴：黄土经水浸润，可溶盐溶解，同时水对黄土颗粒产生润滑作用，使黄土在水的冲力作用下发生变形位移和机械潜蚀，导致黄土下陷产生陷穴。

②暗流的侵蚀作用形成的陷穴：地下暗流溶解了黄土中的可溶盐，使黄土结构遭受破坏，暗流又使细颗粒带走，在这种溶蚀和潜蚀作用下，使黄土中产生暗穴、暗洞、暗沟等。

③因动植物和微生物作用引起的洞穴：植物根系深入土体，当植物枯死后，根系腐败遗留而成洞穴。也可以是老鼠、蛇、蚂蚁等动物挖掘出的洞穴等。

④人为的洞穴：如坟墓、采矿的坑道、掏砂坑、窑洞等。

(2)根据黄土陷穴的形态划分

①碟形地：具有直径数十米的椭圆形碟状凹地，深度一般为2-3m，边缘较陡。多发生在黄土塬部分或没有排水坡度的地方。由于降水不断聚集，并沿着孔隙和节理逐渐下渗，黄土不断浸湿，由重力作用下陷而成。

②漏斗状陷穴：产生在黄土塬边缘，或谷坡附近，常见成群分布，口径不过数米，底部有时还散布着小孔穴。由于坡面上径流的集中，水沿节理下渗潜蚀而成。

③竖井状陷穴：陷穴边缘陡峭，口径与深度相差数倍。由于陷穴底部堆积着崩塌下的土块，随着地下水进一步的冲刷搬运逐渐加深，有时可达20多米，多发生在阶地的边缘径流汇合处。

④串珠状陷穴：多沿沟床分布，一般发生在沟床的变坡处。沟壁塌落下来的土堆，成为地表水径流的障碍物，当洪水季节，上游水流到此遭受堵塞，遂向下渗流而成。

⑤暗穴：形态多种多样，可直可曲，忽大忽小，通常为陷穴的通道，也有单独成盲沟、暗河存在的。由地下水的溶蚀和潜蚀而成。有些特殊的暗穴是人为因素造成的。

3．黄土陷穴的分布规律

黄土陷穴的分布具有一定的规律性。从地貌看，在黄土塬的边缘、河谷阶地的边缘、冲沟两岸及河床中都常有陷穴分布。阶地边缘、河谷两侧多为坡积的松散黄土，易被冲蚀，因而离阶地斜坡和沟谷斜坡越近，陷穴越多。从地层上看，在疏松的新黄土层中，尤其是现代上层湿陷性黄土地层，陷穴越多越明显。地层越早，陷穴发育也越受到限制。

4．黄土陷穴的探查和防治

为了判断是否存在陷穴，可对可疑地段进行锥探。锥探时判别陷穴的两种情况：

(1)在紧密土壤中，下锥时其土层对锥头的阻力大，因此，用很大力才能使锥杆进入土中。如锥头进入陷穴，土层对锥头的阻力突然消失，锥杆很快落下，就证明路基下部有陷穴。

(2)在疏松的土壤中，土层对锥杆的阻力很小，此时锥探者要精神集中、细心锥探，降低进锥速度，用“高提轻落”的方法，缓慢下锥，如遇到陷穴，土层对锥头的阻力突然消失，锥杆自动下落，并在感觉上也有不同，就证明路基下部有陷穴。

黄土陷穴的防治采取预防和处治相结合的原则，首先要查明陷穴的位置和导致其产生的水源，并作出定性和定量分析，根据具体情况分别对待。

陷穴的预防主要是加强地表和路基排水，改善地表性质，整平坡面，消除坑洼，减少水的积聚和渗透；加强植被保护和水土保持，加强路基外雨水的截排和路基的防渗防漏(如采用土工合成材料等)；开展巡查，对容易发生陷穴的地带定期检查。