刘 庆

（信息产业部电子综合勘察研究院，陕西 西安 710001）

笔者本次研究的区域主要位于中国中部偏北部。海拔高度800m～3000m，东西走向长约为1000余千米，南北宽750km2，主要南北界为秦岭以北，长城以南，东西界为太行山以西，青海省日月山以东，主要由山西、鄂尔多斯、陇中以及河套平原组成。面积63.5万km2，其中原生区域达38.1万km2，次生区域达25.4万km2，区域地貌如图1。

图1 研究区地质图

陆地上是黄色粉砂质土状堆积物，广泛分布于北半球中纬度干旱和半干旱地区，全球总面积约1300万km2。我国地质发育过程多集中分布东起太行山，西到乌稍岭，南自秦岭，北达沙漠，分布总面积约64万km2，中游地区最为发育，已知最大厚度336m。具有天然强度高，但浸水后存在湿陷性。从而，充分了解到该区域的工程地质特性对整体工程勘察具有非常重要的意义。

1 环境成因及分类

环境的成因，有许多不同的理论说话，归纳起来可以综合性的将其认为：水成说、风成说、多因说以及土壤说等。同期异相的地层，成因不同，其工程性质往往有较大差别。我国地层主要是风积成因类型。

此区域南部和东部是一座荒山。该地区的天气多为干燥而寒冷，并且改地区多以强风为主，风在地面上吹沙和灰尘，长期的风沙，经过数千万年的积累，从数百米累积到数千米。由于非常寒冷的地质时期，大陆上吹干冷的西北风，因此大部分尘土和尘埃从西北向东南移动。当灰尘移动时，粗颗粒总是最先掉落。然后转变成中小型沙尘颗粒倾倒下来，落入广大地区的地质中。因此，形成了从西到东的地层结构。地层结构从粗到细，向西北方向变化，污物颗粒较大，而靠近东南部的土壤颗粒较小。几千年来的风使湖底的淤泥越来越厚，在水面飞溅的感应力和重力作用下，沙粒堆积得更密，这为将来的黄土奠定了基础。

最终，在大约800万年后，湖水出现干枯现象，该层从地面升起，逐渐形成此时地貌的初期形象。如今，它已成为高原的地形，随着湖干与高原的形成，气候逐渐变冷，形成了当前的地理和生态环境。因此，不能说某个区域的形成仅由风或一次洪水引起。在特殊的地理条件和特殊条件下，是被自然形成被风和湖水缓慢覆盖，由互动形成。

根据大多数科学家的研究，主要地质是第四纪冰河时期干燥和寒冷气候中的风沙沉积，次要是通过冲积和冲积沉积对主要层的转化。在第四纪地层积聚期间，随着冰川期和冰间期的气候循环，高原地区的地层表现为黄土和古土壤的交替。根据高原地层的古代土壤，可将其地层自下而上分为乌楚格黄土，荔枝康上，马兰黄土和全新世黄土。我国高原的形成期很长，整个第四纪地质时期都经过。地层按形成时代分为老黄土与新黄土两种。

根据所研究高原的典型地质剖面，第十五层的下部为早更新世的黄城黄土。在古土壤的第一层和第十五层之间，有离石中生黄土。第一层是在更新世末期形成的马兰黄土。马兰黄土上部的黑虎土壤是全新世形成的古地层。

地层通常在卢潘山和吕梁山之间的厚度为150m～250m，通常在卢潘山以西100m以内。不同地层的厚度也不同：午城地层不是很厚，洛川黑木沟-58m，山西午城-17.5m。荔石河床是高原地质结构的主要地层，通常为100m～150m厚，在竟河和Lu河中游的厚度最大。马兰层非常普遍，通常厚10m～30m，在天水地区不到10m，在东直园9.6m，在洛川园约10m。全新世层通常为2m～3m厚，黑湖土壤层通常为1m～2m厚。

地质层结构是通过风和运输在干旱和半干旱环境中积累的风成沉积物。经过长距离运输和分类后，材料成分具有高度的均匀性。地层的粒度以粉粒为主，粒度为0.05mm～0.005mm，范围为58%～75%。第二种是细砂，粒度>0.05mm，范围从15%～32%。粒度为0<0.005mm的粘土约为10%。从西北到东南，储集层的粒度具有逐渐缩小的特征，这是沙粒和黏土颗粒含量变化最明显的部分。北部榆林附近的沙粒重量百分比超过30%，而延安南部的沙粒重量百分比减少至20%，咸阳和宝鸡的沙粒重量百分比减少至10%。相比之下，榆林粘土仅占10%左右，延安地区增至13%～18%，咸阳和宝鸡占23%～26%。因此，从西北到东南的地质结构研究，地层的大小可以将高原分为三个带：沙土黄土，典型黄土和黏土黄土：北部的静乐-北-德-自昌-黄县-海源线金沙。黄土带阳泉-秦县-富山北-崇华-秦安-威远-黏土黄土带；两条线之间-典型的黄土带。

表1 湿陷地质结构地基常用的处理方法

2 地质结构的湿陷性

2.1 湿陷性

湿陷性地质结构是指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，因浸水后地质的总体结构破坏而发生显著附加变形的地层，属于特殊地层。地质结构的湿陷现象是一个复杂的地质、物理、化学过程，对其湿陷的原因和机理，被公认比较合理解释湿陷现象的为欠压密理论、溶盐假说和结构学说。地质结构由于受水浸湿和荷载作用是湿陷发生的外因，其结构特征及物质成分是产生湿陷性的内在原因。湿陷性地质结构可以分为自重湿陷性地质结构和非自重湿陷性地质结构。

2.2 湿陷性地质结构一般特性

湿陷性地质结构具有与一般黏性地层和粉土地层不同的特性，主要有如下特性：

（1）大孔隙。

（2）在一定压力作用下受水浸湿后，发生显著附加下沉的现象。

（3）天然孔隙比e较大，土的孔隙比越大，湿陷性越强。

（4）颗粒组成以粉粒为主，常在60%以上。

（5）含有大量的可溶盐。可溶盐的含量与土的PH值有关，PH值愈大时，则地质结构的湿陷性愈强。

（6）天然含水量低，一般w为10%～20%，含水量低时，湿陷性强烈。

（7）塑性指数中偏低，多属粉土地层或粉质黏土地层。

（8）饱和度低，湿陷性随着饱和度的增大逐渐减小。

（9）当地质结构液限大于30%时，湿陷性较弱，且多为非自重湿陷性地质结构。当高原地层中液限低于30%时，则湿陷性较强烈。

2.3 湿陷性地质结构地基的一般处理措施

在可塌陷的地质基础上建设项目时，有必要考虑由基础塌陷引起的额外沉陷对项目造成的潜在损害，并选择合适的基础处理方法以避免或排除基础塌陷或轻微塌陷危害。在处理可塌陷的地质结构危害基础之后，其可压缩性通常会降低，承载能力会增加。处理可折叠地质结构基础的目的主要是通过消除地质结构的破坏来提高基础的承载力。常见的土壤处理方法有土壤或石灰土垫层，土壤桩或石灰土桩，动态压实法，重冲击压实法，桩基，预浸料水法等。所有基础处理都必须适应当地条件，并在技术比较后合理选择。对于II级以上的可塌陷地质结构的地基处理，例如使用土壤或石灰土进行填充垫层，土壤桩或石灰土桩，以及预浸桩基础的方法，会产生不同程度的繁重工作量，过多的人工成本，较大的施工现场的雇用和工期。长期，昂贵和其他缺点。强夯法以其结构简单、速度快、效果好、成本低等优点，在全国可拆卸岩土工程领域得到了广泛的应用。

选择地基处理方法，应根据建筑物的类别和湿陷性黄土的特性，综合分析比较后确定。湿陷性地基常用的处理方法如表3，选择其中一种或多种相结合的最佳处理方法。

3 结论

地质结构湿陷性是此次研究区域里最重要的特征，做好湿陷性勘察及处理对地质工程施工建筑安全至关重要。因而准确分析地质结构的湿陷性对工程建设意义重大。