王 勇 智

(山西省勘察设计研究院，山西 太原 030013)

黄土湿陷性的影响因素分析

王 勇 智

(山西省勘察设计研究院，山西 太原 030013)

为了解黄土湿陷成因，分析了黄土中微结构、矿物质含量、可溶盐、孔隙比、粘粒等与湿陷性的关系，探索了各影响因素对黄土湿陷性的影响程度，为研究黄土湿陷性的本质规律提供了依据。

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0 引言

影响黄土湿陷性的因素多种多样，深入研究黄土湿陷性影响因素，了解黄土湿陷成因，并及时制定有效措施进行应对，从而避免黄土湿陷造成的各种危害。因此，加强对黄土湿陷性影响因素研究具有重要的现实意义。

1 黄土中微结构和湿陷性关系分析

1.1 黄土微结构

1)粗矿物颗粒接触关系。

站在空间结构体系的稳定性与力学强度的角度上分析，骨架颗粒是黄土结构体系的支柱。调查研究显示，黄土骨架颗粒主要是由大于0.01 mm的粗粉砂颗粒和大于0.05 mm的碎屑颗粒组成。另外，还有一种特殊的骨架颗粒，即集粒。集粒是利用微晶碳酸盐将少量的粘粒物质和微细颗粒胶结起来，其具有骨架支撑功能。黄土碎屑颗粒的形态对其物理力学性质有着重要影响。比如，在扫描镜下观察陕西榆林黄土样本，发现其骨架颗粒呈次棱角状和圆状，由于其排列比较紧凑，且磨圆程度比较高，所以其湿陷性较弱，或者不具有湿陷性。另外，当地气候条件决定着颗粒形态。在气候干燥地区，集粒中的碳酸钙保存较好，集粒具有一定的刚性，易形成松散结构，从而具备湿陷性。在气候湿润地区，集粒中碳酸钙大量流失，集粒变得柔软，呈流胶状，易形成凝块，所以减弱了湿陷性。

2)黄土孔隙。

孔隙和孔隙率是分析黄土物理力学性质的重要指标。孔隙的类型和尺寸不同，在黄土湿陷过程中所起的作用也不同。由松散骨架颗粒堆成的架空孔隙的孔径大于构成孔隙的粒径。水侵入后，会削弱孔隙的连接强度，使其失去稳定，周围的颗粒就会落入孔内，从而出现湿陷现象。而粒间孔隙是由骨架颗粒镶嵌排列而成，比周围颗粒小，相对比较稳定，一般不易出现湿陷现象。如果黄土的结构遭到破坏或者浸水，都会出现湿陷现象。因为在这个过程中，黄土的孔隙遭到破坏，变小，微孔隙增加。由此可知，黄土骨架颗粒所形成的中孔隙是黄土受压浸水时出现湿陷现象的前提。

1.2 黄土微结构和湿陷性关系分析

通过对陕北、陇西和陇东三个地区的黄土微结构进行分析，可以发现：

1)陕北地区的黄土微结构在湿陷之前，呈支架大孔结构与半胶结结构，有时会呈现絮凝胶结构。黄土湿陷之后，黄土一般呈现镶嵌微孔结构和大孔半胶结结构，尤其是胶结结构。

2)陇西地区的黄土微结构在湿陷之前，主要呈现支架大孔结构，偶尔出现镶嵌微孔结构。黄土湿陷之后，大部分呈现镶嵌微孔结构和支架大孔结构。

3)陇东地区的黄土微结构在湿陷之前，大部分呈现半胶结结构，偶尔出现镶嵌微孔结构和支架大孔结构。黄土湿陷之后，一般呈现镶嵌微孔半胶结结构，少量的支架大孔结构和镶嵌微孔结构。各地区黄土微结构统计见表1。

表1 各地区黄土微结构统计表 个

由表1可知，西北地区的黄土微结构具有很明显的地域特征。自西北向东南，黄土微结构逐渐从支架—镶嵌孔隙结构过渡到胶结结构，黄土工程质量不断提升。

黄土湿陷是指黄土浸水受压后，颗粒间的粘结力降低，支架结构瓦解，颗粒重新排列，形成新的孔隙，黄土稳定性提高。在黄土湿陷过程中，支架结构的孔隙为黄土湿陷提供了空间场所。黄土多孔性是黄土出现湿陷的关键因素。上述三个地区，陕北黄土湿陷性最低，陇西黄土湿陷性最高。

2 黄土中矿物质含量和湿陷性关系分析

黄土中共包含60多种矿物质，其中90%是轻矿物，具体包括白云母、石英以及长石，其中石英占大部分。不同地区的黄土中所包含的矿物质的含量和种类基本相同。黄土中的粘土矿物主要是以蒙脱石和伊犁石为主，这两种矿物质对黄土的湿陷性有着重要影响。因为黄土的胶结物和胶结程度决定着黄土的湿陷性，粘土矿物具有胶结作用，填充了粗细颗粒间的孔隙，当黄土受压或者浸水时，破坏了胶结作用。所以，蒙脱石和伊犁石直接影响着黄土的湿陷性，随着粘土矿物含量的增加，黄土的湿陷性也不断提高。

3 黄土中可溶性盐和湿陷性关系分析

黄土浸水后，可溶盐的厚度和体积不断变小，到一定程度后，其胶结强度无法抵抗颗粒移动的外力，从而导致可溶盐的接触点发生断裂，降低了黄土结构体系的刚度，进而出现黄土湿陷现象。

4 孔隙比和湿陷性关系分析

孔隙比是指土中孔隙和固体体积之比，通过土的孔隙比可以了解其疏密程度。黄土中含有大量的孔隙，这些孔隙的存在，为黄土湿陷提供了一定的空间场所。而孔隙比与黄土湿陷系数呈正相关，随着孔隙比的增加，黄土湿陷系数也随着增加。从表2可以看出，从西到东黄土的孔隙比是逐渐增加的，黄土湿陷系数也是不断增加的。虽然东边黄土的含水量高于西边，但是其孔隙比小于西边，由此可知，东西边的黄土的疏密程度不同，也说明了东西边黄土的胶结程度以及结构不同。黄土的结构差异对黄土湿陷系数的大小也有着重要影响。结构差异与孔隙比大小对黄土的湿陷性以及强度都有着较大的影响。在内力和外力的作用下，孔隙较大的大孔架空结构黄土更易被破坏，容易湿陷。相反，在相同作用下，结构胶结程度相同但孔隙比较小的黄土反而不易湿陷。

因此，孔隙比是影响黄土湿陷性的重要因素，在评价黄土湿陷性方面有着很大的意义。各地区黄土的天然含水量、天然密度、天然孔隙比值见表2。

表2 各地区黄土的天然含水量、天然密度、天然孔隙比值

5 黄土粘粒和湿陷性关系分析

黄土颗粒主要是指矿物、岩石以及非晶体化合物的碎屑或者碎片。颗粒是非晶体构造，也是矿物质晶体构造。比如Fe2O3。通过黄土中的颗粒构成，可以了解第四纪松散堆积体的特征。颗粒是松散堆积体命名和分类的重要基础，也是沉积环境、沉积物来源和搬运介质的依据。随着黄土颗粒的变化，其结构也产生变化，对黄土的物理力学性质产生直接影响。

黄土颗粒具有以下两个特征：大部分颗粒都小于0.25 mm；颗粒是以粉土颗粒为主。粘土颗粒含量占10%～25%，砂土颗粒含量占10%～30%。边缘黄土区或者湿陷性黄土的颗粒基本都是以粉土颗粒为主。黄土的颗粒成分在某种程度上影响着黄土的湿陷性。如影响黄土的结构、颗粒的含量等。粘土颗粒虽然占据的比重较小，但是对黄土的湿陷性有着很大的影响。

我国陇西和陇东地区的黄土粘粒含量比较低，而陕西地区的粘粒含量较大，而湿陷性与粘土颗粒增长相反，黄土湿陷性是逐渐降低的。另外，从西到东、从北到南，粉土颗粒与粗粒不断减少，粘土颗粒不断增加。由此可知，粘粒含量和湿陷性呈正相关，这与粘粒含量赋存性质有关。

6 结语

影响黄土湿陷性的因素多种多样，具体包括黄土的微结构、黄土中矿物质含量、黄土中可溶盐、孔隙比以及黄土粘粒等。并且不同地区，由于地理环境和湿陷原因不同，黄土的湿陷性也存在差异。所以，在分析黄土湿陷性影响因素时，应该根据当地的实际情况，综合各种因素进行分析。建立黄土湿陷性结构模型，准确反映黄土湿陷性本质规律。

[1] 尚绍茜，张 震，张建伟，等.黄土湿陷性的影响因素及其分析[J].建筑工程技术与设计,2014,11(19):111-112.

[2] 李 敏，何 军，马登科.黄土湿陷性的影响因素及其综合分析[J].浙江水利水电专科学校学报,2015,1(2):14-15.

[3] 张孟喜，王玉玲，冯建龙，等.黄土受强夯扰动的工程特性与环境公害研究[J].岩土力学,2014,25(12):190-191.

Analysis on factors influencing loess collapsibility

Wang Yongzhi

(ShanxiAcademyofSurvey&Design,Taiyuan030013,China)

In order to understand loose collapsibility causes, the paper analyzes the relationship between micro-loose structure, mineral content, soluble salt, hole ratio and cosmid and collapsibility, and explores the influencing degree of various influential factors upon loose collapsibility, which has provided some basis for studying loose collapsibility quality.

loess, collapsibility, relationship, influence

1009-6825(2015)16-0062-02

2015-03-22

王勇智(1987- )，男，助理工程师

TU444

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