湿陷性黄土分布的分析

湿陷性黄土分布的分析

3.1 研究区黄土的工程地质特征

为研究湿陷性黄土在陇东地区的分布，在陇东地区黄土塬、梁、峁以及河谷阶地上选取具有代表性的试样60个(图3-1)。统计每个采样点所处的地貌单元类型，并分析其工程地质特征(表1)，为研究湿陷性黄土的分布规律做铺垫。

图3-1 取样位置

表1 陇东地区试样点特征

3.2 影响因素的定量分析

孔隙比、天然含水量和液、塑限是影响黄土湿陷性的重要因素，而湿陷性系数δs又是判定黄土湿陷性的重要指标。因此，测定试样的孔隙比、天然含水量液、塑限和湿陷性系数δs至关重要。

分别做试样的孔隙比、天然含水量和室内压缩性试验，每组试样分三份做平行试验取其平均值，得出每组试样的孔隙比、天然含水量和湿陷性系数δs。

表2 试样试验结果

结合上述试验得出的基本数据，可以发现一定的规律。陇东地区地貌单元主要有黄土塬、黄土梁、黄土峁和河流谷地。黄土塬在河道川以南，黄土梁和黄土峁在河道川以北，在黄土塬发育有2m后的全新世黄土。马兰黄土深度大约为12m，马兰黄土下伏约为5m厚的古土壤。黄土梁和黄土峁区具有5m厚的全新

世黄土，古土壤的深度和厚度变化很大，最深能有15m。黄土塬区孔隙较为发育，孔隙比较大，塬面完整处天然含水量较多，液、塑限比较高，湿陷性系数较大，黄土梁、峁区空隙比很大，天然含水量较少，湿陷性也较小，河谷阶地上天然含水量很高，孔隙比较小，，湿陷性系数偏大。

而这些湿陷性系数的大小分布规律主要是受土的含水量和孔隙比指标的影响。

3.1.1 天然含水量

黄土的湿陷性随着天然含水量的增高而降低。天然含水量的大小与降水量、入渗量、蒸发量和地下水位有关。陇东地区降水量少，而且降水集中，入渗量少，黄土含水量少，但雨季含水量增加，黄土的湿陷性减弱。黄土的孔隙比越大，黄土的湿陷性就越强，在黄土骨架中的颗粒之间，形成的大量孔隙，对黄土的湿陷性有着严重的影响。黄土的含水量与区域地形地貌、降雨量和黄土颗粒成分有关。

陇东地区从南到北黄土的含水量逐渐减少(图3-1)。在庆阳及北部黄土梁、黄土峁，含水量大都不超过15%，而在镇原、正宁黄土含水量一般超过20%。黄土含水量的多少对其湿陷性的影响很大，陇东地区黄土的含水量从北到南呈增大趋势，其湿陷性则逐渐减弱。

陇东地区黄土湿陷性在不同地貌单元表现出不同的特征。一般湿陷性较为严重的在陇东北部黄土梁、黄土峁，土层厚度为15m，属于自重湿陷，湿陷等级

图 3-1 陇东黄土地区天然含水量分布

为四级，北部甜水堡一带湿陷性较小，湿陷性土层厚度为5m，非自重湿陷，一级阶地为非自重湿陷，湿陷性土层厚度为2～6m，二级阶地为非自重湿陷性黄土，湿陷性土层厚度为6m。

3.1.2 孔隙比

黄土孔隙众多的特点为黄土的湿陷提供了大量空间。按照孔隙的大小，黄土的孔隙分为大孔隙(孔径>0.016mm)，中孔隙(孔径为0.016～0.004mm)，小孔隙(孔径为0.004～0.001mm)，微孔隙(孔径<0.001mm)。黄土中孔隙越多，孔隙越大，黄土湿陷性就越强(图3-2)。

图3-2 陇东地区孔隙比大小分布

河谷阶地中较为发育的是一级和二级阶地。阶地上具有较厚的全新世黄土，其厚度可达5m左右，在一级阶地上沉积有湿陷性的黄土，下伏层为黄土状土，不具有湿陷性。二级阶地上的全新世黄土和下伏马兰黄土均具有强烈的湿陷性。

3.1.3 界限含水量

液、塑限反映了黄土粘粒含量的多少，黄土中粘粒的含量是影响黄土湿陷性的重要因素。

颗粒成分是第四纪松散堆积体命名、分类的基本依据，与松散堆积体主要特征息息相关，其颗粒成分变化的同时，土的结构也随之改变，对土的物理力学性质和水文地质条件影响巨大，研究土的颗粒成分，可推测这松散堆积体的物源、搬运介质和沉积环境，对场地作出准确的工程地质评价。黄土的湿陷性变化规律与土的颗粒成分有很大的关系。陇东地区黄土颗粒成分的变化规律，从西北向东南方向逐渐变细，粘粒含量逐渐增加，从而黄土的湿陷性从西北向东南方向也逐渐减弱，其液、塑限的分布也有一定的规律(图3-3、图3-4)。

图3-3 陇东地区黄土液限分布图

黄土中粘粒含量只有在一个范围内才会有强烈的湿陷性，粘粒含量过高或者过低时，黄土均没有明显的湿陷性。黄土主要以粉粒含量为主，约为40%～75%之间，在庆阳一带马兰黄土粉粒通常为70%左右，正宁、西峰粉粒大多为65%左右。粘粒含量从北到南逐渐增多，变化范围为5%～25%之间，在深度上，古土壤粘粒含量远大于马兰黄土。在庆阳及以南黄土塬区，砂粒含量在11%～16%之间，变化很小，而北部环县砂粒含量在50%左右。环县一级阶地上的新近堆积黄土颗粒成分略粗，梁、峁上堆积的马兰黄土颗粒较细，其粘粒含量在5%～16%之间。陇东黄土颗粒成分从北到南，逐渐变细。

图3-4 陇东地区黄土塑限等值线图

3.1.4 湿陷性系数

湿陷性系数是判定黄土湿陷性的指标，在一定压力下测定黄土的湿陷性系数δs，当湿陷性系数δs小于0.015时，为非湿陷性黄土，当δs等于或大于0.015时，则是湿陷性黄土。湿陷性黄土的湿陷程度，由湿陷性系数的大小划分为轻微、中等、强烈三种。

(1) 当0.015≤δs≤0.03时，湿陷性轻微

(2) 当0.03＜δs≤0.07时，湿陷性中等

(3) 当δs＞0.07时，湿陷性强烈

因此，分析陇东地区黄土的湿陷性系数δs分布(图3-5)，便可得知湿陷性黄土的分布状况。

图3-5 陇东地区湿陷性黄土等值线图