甘肃省湿陷性黄土的分类与区域评价

文章编号:100124373(2004)0620052204

甘肃省湿陷性黄土的分类与区域评价

Ξ

管　频

(甘肃交通职业技术学院,甘肃兰州　730070)

摘　要:结合公路的结构特点,依据湿陷性黄土的力学性质,确定了湿陷性黄土的分类指标;根据甘肃省主要地区的实测黄土湿陷系数及其分布规律,进行了甘肃省湿陷性黄土的分类和区域评价;绘制了甘肃省公路湿陷性黄土类型分布图.

关键词:湿陷性黄土;分类指标;区域评价;分布图中图分类号:P642 文献标识码:A

甘肃省中、东部地区为黄土高原,黄土分布面积约为12万km 2.黄土湿陷是黄土地区特有的一种灾害,工程建设中常见的黄土病害如构造物沉陷,路基沉陷,路面开裂等都由黄土湿陷引起,严重影响着道路通行能力和公路的发展.笔者在参加甘肃公路三级自然区划研究的过程中,通过对编制甘肃省公路地质灾害区划基础图件之一《甘肃省公路湿陷性黄土类型分布图》的探讨与实践,根据黄土的湿陷系数对甘肃省湿陷性黄土进行了分类和区域评价,绘制了《甘肃省公路湿陷性黄土类型分布图》,为甘肃省的公路建设提供重要的科学依据及基础资料.

1　公路湿陷性黄土的分类指标

1.1　黄土湿陷的定义

黄土湿陷是黄土在一定压力作用下受水浸湿后结构迅速破坏而发生显著附加下沉的现象.湿陷性

黄土是土体在一定压力下浸水后产生湿陷变形量达到一定数值的黄土[1].

反映黄土湿陷性的主要指标有湿陷系数、湿陷起始压力和湿陷起始含水量,其中以湿陷系数最为重要;反映黄土湿陷程度的主要指标有湿陷系数、自重湿陷系数和湿陷量.公路工程主要以湿陷系数衡量黄土的湿陷程度,进行黄土湿陷的类型、等级的划分.1.2　公路湿陷性黄土的分类指标

根据我国建设部的相关规定[1],湿陷性黄土的类型及湿陷强度、等级按湿陷系数和自重湿陷系数的大小划分;湿陷性黄土场地的湿陷等级按总湿陷量和计

算自重湿陷量的大小划分.按黄土的湿陷系数分类是区域性分类,按黄土湿陷量分类是场地性分类.

公路结构的主体是区域性的带状(线形)建筑,其中的桥梁结构及其它各种构造物具有场地性.因此,公路工程的黄土湿陷强度、等级划分以按湿陷系数划分为主.按黄土湿陷系数的大小划分黄土湿陷强度、等级的分类指标见表1.

表1　公路湿陷性黄土的分类指标

T ab.1　I ndices of classification of collapsed loess

湿陷系数δs <0.0150.015≤δs <0.020.02≤

δs <0.070.07<δs ≤0.1δs >0.1

湿陷强度非湿陷性轻微湿陷性中等湿陷性

强湿陷性

极强湿陷性湿陷等级

-

ⅠⅡ

ⅢⅣ

位于湿陷性黄土地区的公路桥梁及其它各种构造物,应按湿陷性黄土的湿陷量考虑并设防.

2　甘肃省湿陷性黄土的区域评价

甘肃省黄土分布东起甘、陕省界,西至乌鞘岭,覆盖庆阳、平凉、天水、定西、白银、兰州、临夏、武威等八个地、市,构造上属鄂尔多斯台地和祁连褶皱系的交界地段,地域上以六盘山为界,分为陇东黄土高原(1200～1800m )和陇西黄土高原(1200～2500m ).陇东黄土高原分为陕甘黄土梁区和陕甘河谷平原区;陇西黄土高原分为陇西黄土梁、峁区和陇西河谷平原区[2].

2.1　陇东黄土高原区2.1.1　陕甘黄土梁区

Ξ收稿日期:2004207206

作者简介:管　频(19612),男,浙江杭州人,副教授.

第23卷　第6期2004年12月兰州交通大学学报(自然科学版)Journal of Lanzhou Jiaotong University (Natural Sciences )V ol.23N o.6Dec.2004

陕甘黄土梁区主要发育有第四纪中更新世Q2和晚更新世Q3原生黄土.呈浅棕黄色Q2、浅灰黄色或灰褐色Q3,大孔隙性,富含碳酸盐,粉质土,质地均匀,其中Q2黄土结构较密实,大孔隙随深度而减少,垂直节理发育,发育厚度130～150m;Q3黄土结构较松软,大孔隙显著,无垂直节理发育,厚度15～25m.黄土Q3的物理力学性质见表2.

表2　黄土Q3的物理力学性质

T ab.2　Physical mech anics ch aractristics of loess

地点统计

土数

含水量

/%

容重

/g·cm-3

干密度

/g·cm-3

密度

/g·cm-3

孔隙

比

饱和度

液限

/%

塑限

/%

塑性

指数

压缩

系数

/cm2·kg-1

湿陷

系数

西峰2617.7 1.51 1.28 2.71 1.1043.330.218.511.70.0420.076陇东-- 1.58-- 1.03---9.9-0.079土桥-西峰3014.2 1.51 1.33 2.73 1.07---10.2--

表2中数据说明该区域内的黄土具有强湿陷性,湿陷强度等级为Ⅲ级.

2.1.2　陕甘河谷平原区

陕甘河谷平原区,泾河流域(干、支流)主要发育着全新世Q4次生黄土,在一、二级阶地上,主要分布黄土类亚粘土,呈黄褐色,大孔隙性,结构松散,其覆盖厚度:一级阶地约4～6m,二级阶地约8～19m.黄土Q4的物理力学性质见表3.

表3　黄土(Q4)的物理力学性质

T ab.3　Physical mech anics ch aracteristics of loess(Q4)

地点统计

土数

含水量

/%

容重

/g·cm-3

干密度

/g·cm-3

密度

/g·cm-3

孔隙

比

饱和度

液限

/%

塑限

/%

塑性

指数

压缩

系数

/cm2·kg-1

湿陷

系数

固原7412.2 1.36 1.21 2.71 1.202729.019.59.50.0540.072镇原4011.8 1.46 1.27 2.71 1.093127.019.47.60.0370.093平凉1016.3 1.49 1.28 2.70 1.153731.020.010.00.0630.078彬县2316.0 1.48 1.28 2.71 1.093830.018.511.50.0240.060

表3中数据说明该区域内的黄土具强湿陷性,湿陷强度等级为Ⅲ级.

2.2　陇西黄土高原区

2.2.1　陇西黄土梁、峁区

陇西黄土梁、峁区主要发育有第四纪晚更新世Q3原生黄土,呈大面积连续覆盖.浅黄或灰黄色,大孔隙性,富含结晶状碳酸盐,粉质土,结构松散,质地均匀,无垂直节理发育,覆盖厚度约30～70m.黄土Q3的物理力学性质见表4.

表4　黄土Q3的物理力学性质

T ab.4　Physical mech anics ch aracteristics of loess(Q3)

地点统计

土数

含水量

/%

容重

/g·cm-3

干密度

/g·cm-3

密度

/g·cm-3

孔隙

比

饱和度

液限

/%

塑限

/%

塑性

指数

压缩

系数

/cm2·kg-1

湿陷

系数

临洮109.2 1.39 1.27 2.70 1.1223.526.920.0 6.90.0470.062兰州1917.4 1.35 1.26 2.70 1.1317.725.316.58.80.0410.084渭源4 6.4 1.33 1.28 2.72 1.1714.926.819.07.8-0.155陇西209.4 1.30 1.19 2.71 1.2220.528.019.58.5-0.155西吉2015.5 1.51 1.31 2.72 1.1936.530.719.311.4-0.096定西7618.6 1.40 1.18 2.70 1.2842.328.617.511.10.1050.074

表4中数据说明,陇西黄土梁、峁区如临洮、兰州、定西及西吉等地区具强湿陷性,湿陷强度等级为Ⅲ级;又如渭源、陇西等地区具极强湿陷性,湿陷强度等级为Ⅳ级.2.2.2　陇西河谷平原区

陇西河谷平原区一、二级阶地上主要发育着全新世Q4次生黄土.黄土Q4的物理力学性质见表5.

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第6期管　频:甘肃省湿陷性黄土的分类与区域评价