黄土地质学范文第1篇

【关键词】黄土性质；土壤侵蚀；化学性质

黄土是一种在世界范围内分布相当广泛的土壤，这种土壤由于其固有的物理、化学性质，与土壤侵蚀之间有着密切的关系。一般来讲，黄土由于其土质的疏松以及土质透水性强等性质，土壤侵蚀会很严重，从而导致土壤营养的流失，以及土壤质量的下降。而对黄土性质与土壤侵蚀关系的探索，则对土壤的研究会有很大的意义。

1 黄土性质概述

黄土是一种在干燥的气候条件之下形成的具有状柱节理的黄色土状堆积物。它产生于最新的地质时期，距今约200万年左右。这种土质地均匀，如果用手去搓一下就容易成为粉末，并且其中含有大量的钙质以及黄土的结核。具体来讲，黄土具有下面几个方面的性质：

（一）垂直节理发育

黄土在形成的过程中由于堆积加厚受到重力的影响，导致土粒间的上下之间的距离变得紧密，而左右之间的距离却没有改变，这样在水和空气的作用下，让黄土的垂直管状空隙不断的运动，从而导致了黄土的垂直节理发育。

（二）层理不明显

一般来说，沉积岩都有着层理，但是黄土作为一种沉积岩，却无明显的层理性。因为黄土在形成的过程中是渐次堆积而形成的，在这个过程中会形成非常薄的层理，有时候用肉眼几乎是看不见。另外，由于长期受到风吹雨淋，黄土土质又疏松，所以其表层往往都是黄土泥浆糊状物，因此，这从外面来看也观察不到黄土的层理。

（三）具有多孔性以及沉陷性

黄土由于是在干燥半干燥的气候条件下形成，其主要是由小小的粉状颗粒组成，所以他们之间的结合不紧密，也就是有很多大小不同，形状各异的空隙以及空洞。当然黄土的多孔性还与外力对黄土的作用有关。除了多孔性黄土还具有沉陷性，这个性质的形成也与气候以及黄土本身的性质有关，由于黄土是粉末状，所以在水以及一些重力的作用之下，就会沉陷。

四）透水性较强

黄土由于其垂直节理发育，并且具有多孔等特性，所以导致其具有较强的透水性。一般来说，未沉陷的黄土透水性强，沉陷过的黄土透水性较弱，黄土状的岩石透水性较弱，典型的黄土透水性强，而透水性的强弱与黄土的侵蚀有着紧密的关系。当然黄土的这几种性质相互影响，相互作用，形成了黄土独特的性质。

2 土壤侵蚀类型及影响

土壤侵蚀是指土壤在外力的作用下，被破坏、搬运以及沉积的过程。一般来讲，土壤侵蚀的类型有下面的几种：

（一）水力侵蚀

水力侵蚀是土壤侵蚀的一种，它是由于降雨以及一些径流所引起，也简称为水蚀。水力侵蚀主要包括面蚀、潜蚀、沟蚀和冲蚀。其中面蚀也成为片蚀，是片状的流水或者雨滴对地表进行的一种比较运城的侵蚀，这样的侵蚀主要发生在一些植被不多水土保持不好的坡地；潜蚀则是由地表径流的渗入所引起的侵蚀，它导致了喀斯特溶岩地貌的形成；当然这种水力侵蚀在黄土地区也是相当的易见；而沟蚀则是集中的线状水流侵蚀而成的，它是由片蚀发展而来的；冲蚀则是由于沟谷中的时令性的流水侵蚀而成的。

（二）重力侵蚀

重力侵蚀也是土壤侵蚀的一种。这种土壤侵蚀是在重力的作用下发生在不稳定的土石岩体上的，这种土壤侵蚀可以分为泻流、崩坍、滑坡和泥石流等类型，大部分都发生在深沟大谷的高陡边坡上。

（三）冻融侵蚀

这种土壤的侵蚀主要是分布在我国的的西部高寒地区，是由于土壤含有大量的水分并结冰所致。在春季的时候，上面的冰层融化，而下部的冰冻依旧没有解除，从而形成了隔水层。当上部有水流流过的时候，则会对土壤形成侵蚀。

（四）风力侵蚀

这种侵蚀是由风力作用形成的，这种土壤侵蚀一般出现在植被稀疏，比较干旱的地方。这种侵蚀的面积比较广泛，并且侵蚀的严重程度跟风力的大小、土壤的性质以及地形的特征等都有着紧密的关系。

（五）人为侵蚀

人为侵蚀也是土壤侵蚀的一种，这种侵蚀是因为人类的经济活动以及对于土体表面的不断开发，植被的破坏而造成的，这种土壤侵蚀给自然生态

造成了严重的破坏。

3 黄土性质与土壤侵蚀的关系

在黄土的侵蚀中，黄土的性质与其侵蚀有着紧密的关系。黄土所具有的物理性质以及化学性质都与土壤的侵蚀有着密切的关系。黄土性质与土壤侵蚀的关系主要表现在下面的几点，以供参考：

（一）黄土物理性质与土壤侵蚀的关系

（1）透水性与侵蚀的关系

黄土的透水性会让土壤的侵蚀加重，并且很多的危险性的土壤侵蚀都是由于黄土的透水性决定的。研究表明，在其它条件大致相同的时候，土壤的渗透率与其上面所经过的径流量呈现正负相关的关系，即渗透率越大，则径流量越小。而黄土的渗透率则与黄土的机械组成有关，一般来讲，黄土具有多孔性以及沉陷性，所以其渗透率也会受其影响。

（2）土壤抗蚀性与侵蚀的关系

如果土壤遭到破坏，一方面与降雨的强度等有关，另一方面还与土壤的抗蚀性有关。土壤的抗蚀性是用分散率、侵蚀率以及分散系数等指标表示的，一般来说侵蚀率大于10的土壤比较容易侵蚀，而侵蚀率小于10的则不容易受到侵蚀。

（3）土壤的抗冲性与侵蚀的关系

土壤的抗冲性是指土壤抵抗水等侵蚀力的机械破坏作用。一般来说，质地较细的土壤由于其有机含量比较高，所以抗冲性强。并且土地的利用状况不同，也会导致土壤抗冲性的不同。一般来说，林地的抗冲性最强，其次是草地，农田相对来说最弱。

（二）黄土化学性质与土壤侵蚀的关系

黄土的化学性质与土壤侵蚀之间有着密切的关系，研究表明，黄土的化学成分只要是sio2，al2o3，和caco3。其中还有一些feo3，mgo以及k2o等，这些矿物质元素在比较干燥的时候容易跟土粒结合到一起，然后遇到水的侵蚀之后，就会在地表流失。并且在黄土中有着很多的碳酸盐与硫酸盐，这些盐酸的存在让黄土的易溶性增大，然后也就造成了严重的土壤侵蚀。

4 总结

综上所述，在黄土的侵蚀中，对于侵蚀影响最大的物理以及化学性质是土壤的质地、土壤的透水性、土壤的抗冲性、土壤的抗蚀性以及土壤的盐酸的溶解性、有机质的细致度等等。这些都对黄土的受侵蚀的情况产生一定的影响，当然这些也应该是在黄土土壤研究中需要关注的重点。

参考文献

黄土地质学范文第2篇

黄土高原的黄土研究

全球变化研究中的一个重要方面是研究过去、现在和未来的气候环境变化。有人曾形象地指出，新近时期古气候环境的历史是藏在大自然用密码写就的一本本“秘笈”当中的，世界各地的科学家们正在解释和读懂三本这样的“秘笈”：一本是深海沉积，一本是南极和格陵兰的冰盖，还有一本则是中国的黄土高原。黄土高原是具有全球意义的研究对象。

为什么人们如此重视黄土高原﹖

首先，与极地和深海不同，黄土高原位于人类过去和正在居住的地球的陆地表面；另外，最近的研究还证实，它是迄今为止被发现的历时最长约2200万年、最完整的古气候记录的保存者。

中国的土地上拥有这样的一本“秘笈”，而且已经被读懂了一部分，这令我们深感幸运。当然，还有很多更加引人入胜的故事等待我们去解释。这是一项严肃而又艰巨的任务，也是一次振奋人心的挑战。黄土高原秘密的不断发现，提示着地球科学一个新时期的到来，至少在亚洲大陆上是如此。

作为大自然打造的三个近代气候环境档案库之一，黄土高原的独特之处在于，这里生活着上亿的人口，他们拥有百万年的历史；他们的生活和未来的发展需要科学；他们需要认识自己在自然界所处的位置，需要了解祖先和自身所经历的复杂的环境演化历史。

黄土高原是由黄土构成的。什么是黄土﹖形象地说，黄土就像人们常见的、发生在我们身边的“沙尘暴”的产物。2002年3月18日北京就出现过一次特大沙尘暴。近年来，人们对北方频繁发生的沙尘暴非常注意。国家业已投入大量资金治理由于不合理利用土地而产生的沙尘暴源地和影响地，以保障我国社会经济的可持续发展。

从沙尘暴的物质成分来看，它与黄土十分接近。黄土是一种风成沉积，主要由粒径为0．01—0．05毫米的粉砂级颗粒组成，成分包括石英约占60％、长石、云母等和少量重矿物，富含碳酸钙7％—30％。黄土多大孔隙、松软且具有湿陷性。

以近代沙尘暴作为黄土形成过程的参照来研究，黄土高原是一个巨大的天然实验室。黄土的发生和沉降记录表明，黄土高原是一个积累了至少2200万年、基本连续的实验数据的实验室，一个可供重建2200万年以来黄土高原及其周边地区环境演变历史的实验室，可提供这个地区未来发展的情景。

黄土高原这个天然实验室的内容是什么呢﹖是研究今天干旱化的环境及过去和未来的景象。黄土高原的风尘沉积黄土和古土壤可以直接指示其物质来源区的干旱化过程，风力搬运的动力学机制；沉积速率、粒度变化等气候指标还可以和其他两本“秘笈”中的章节相对应。它可以告诉我们黄土沉积的时空特征和规律，也就是它自己的“历史”，同时帮助我们解读其他两本“秘笈”。

黄土高原简介

黄土高原分布于北纬34—45度之间，总面积约380842平方公里，黄河贯穿其中。在同一纬度，欧洲和北美的黄土地带构成全球的小麦和玉米带，西方人称之为“面包篮子”。黄土高原占据了全国耕地面积的1／5，养活了全国1／5以上的人口。这里水土流失严重，每年通过黄河输出的泥沙为16亿吨，是尼罗河的30倍、密西西比河的90倍。

在地貌学上，黄土高原可称为一个巨地貌单元。长期的侵蚀和切割形成了黄土高原特有的地形，最常见的为峁、墚和塬。

峁：多分布于黄土高原北部，为圆锥形丘陵，是一种发育在各种黄土堆积上的参丘；

墚：多分布于黄土高原中部，为长条形的脊状地形，是一种叠加的古侵蚀地形；

塬：多分布于黄土高原南部，为平台状地形，由多层叠覆的黄土／古土壤层构成。

黄土高原是中华民族文化的发祥地之一。西安东南的蓝田县发现了110万年前的蓝田直立人、化石和石器。塬区的黄土地层最为完整和连续，因此地质工作多集中于塬区，以此为突破口来解译黄土高原这本“秘笈”并告诉人们它所经历的故事。在近代中国地质学家对黄土高原的研究中，共发生了6次较大规模的破译黄土高原密码的科学事件。

六次破译黄土高原的密码

一红色土地层的建立

黄土作为一个地质单元为早期来华工作的西方地质学家所注意，始自19世纪。庞培利、李希霍芬、奥勃鲁契夫、安特生等认为中国黄土系风力搬运并沉积于草原的产物。中国地质学家于1920年起开展黄土研究。1930年，德日进和杨钟健作了黄土地层与古生物研究，这一工作是开创性的。他们将黄土高原黄土划分为上下两大部分，上部称马兰黄土，下部称红色土。这是一个以“观察地质”为主要工作方法的以分类定名为主要工作内容的时代。他们第一次把中国黄土高原厚达300余米的黄土划分为马兰黄土，红色土A、B、C等四层，并按其中所含古脊椎动物化石定为现在仍延续使用的第四纪的早、中、晚期，是在前人工作基础上未分期的一个突破。尽管囿于当时的认识没有解决红色土的成因问题，但他们严谨的古生物和地层划分工作已经成为后人典范。

二古土壤层的发现

新中国成立以后，黄土高原的建设和水土保持工作、建筑工程的地基础工作和对人民群众各种疾病的防治等，对黄土研究提出了新的要求，也开始了黄土与环境研究的新阶段。20世纪50年代年，土壤学家朱显漠、石元春等对黄土和黄土中古土壤层的研究表明，黄土层中所夹的红色条带，即德日进和杨钟健所称的红色土，实质上是一种褐色土型的古土壤层。在黄土高原的董志塬，洛川塬等地都可以发现多次黄土和古土壤相重叠产出的状况。

对黄土和古土壤序列的认识破译了红色土的红色条带之谜，使人们对黄土有了一个全新的认识，古土壤的确认对黄土成因问题的讨论起了重要的作用。因为黄土和古土壤都是在风力作用下、气候环境的变化下所形成的，而这是一种干旱的气候环境。以黄土作为干旱化的标志的认识虽不十分明确，但对黄土作为风力搬运的沉积的时间认识则由十多万年，向前推进到了260万年。认识了巨厚的黄土高原是260万年来风力以沙尘暴的形式所形成的；而干旱的沙尘暴时期中间又有多次气候变为温暖湿润的时期。

在这一时期，王挺梅、朱海之等发现黄土在空间分布上具有颗粒粗细自西北而东南逐渐变细的特点，并把黄土高原的黄土划为砂黄土、黄土、粘黄土带，这一划分对黄土高原的水土保持工作，和黄河泥沙中粗砂的来源区以及黄河泥沙的治理提供了依据。

黄土地区地基的湿陷性问题研究，也从黄土地层的划分和分布、年龄的新老关系等研究中得到有益的启发，取得了新的进展。黄土研究在20世纪60年代进行了总结。中科院刘东生与前地质部张宗祜以《中国的黄土》为题，在1961年国际第四纪研究联合会的第六次国际会议上发表了论文。60年代末期，对中国地方性疾病克山病的研究取得了成就。

三古地磁研究的发现

20世纪70年代，随着古地磁学、同位素地球化学、年代学等新学科和技术的发展，认识黄土的手段不断进步，破译密码的能力不断加强。黄土的研究从肉眼观察形成概念阶段进入到观察与测量和实验相结合的阶段。这也是一个从实验数据形成概念阶段。

黄土与古土壤层的磁化率，随黄土与古土壤中所含磁性矿物的种类和丰度而变化。测量结果显示，黄土与古土壤的磁化率可以用来作为反映地质作用、环境变化的气候要素的替代性指标。这一进步促使我们将黄土高原沉积与深海沉积进行对比；冰芯的研究结果也与黄土高原进行了对比，是黄土高原研究从建立区域性特征到进行全球对比的起点。这一时期总结性的工作为《黄土与环境》一书的出版。

四冬季风和夏季风的标志

认识到中国黄土与古土壤的磁化率作为古气候的代用指标以后，人们得到了大陆沉积和深海沉积这两本秘笈的对比。随之而来的问题是：黄土为什么和怎样能够记录全球性古气候变化的问题。黄土和古土壤是通过什么机制把全球气候变化记录下来的﹖安芷生提出黄土和古土壤分别代表古气候环境的冬季风盛行和夏季风盛行的模式对了解黄土与古土壤的形成和解译其环境秘密有着重要的理论意义。

当代气象观测告诉我们，中国的沙尘暴事件受西伯利亚高压的影响，与西北方向吹来的风有关；而黄土高原的降水则主要是受来自东南方向的夏季风的影响，同海水的温度和海洋与大陆之间的距离有关。

黄土高原的主要气候控制因素—冬季风和夏季风如实地把全球冰期和间冰期的气候状况传送到亚洲大陆内部形成黄土高原；而黄土高原的黄土和古土壤层则忠实地把区域性的和全球性的气候信息记录于自身的密码之中。

丁仲礼利用黄土和古土壤中粒径＜2微米／＞10微米0．002毫米—0．010毫米的颗粒含量的比值作为冬季风搬运尘颗粒的风力强弱的代用指标，讨论冰期和间冰期环境的变化。他所得到的曲线，可以与深海沉积中同时期的氧同位素曲线进行对比，吻合情况较好。

宝鸡的黄土剖面有160多米厚，在260万年的时间内共有32次黄土与古土壤的配对。它们代表了32次的由暖湿到冷干的变化。这一结果证明了大陆冰期和间冰期的多次性，丰富了以前认为大陆仅有四次冰期的理论。

在大陆上无论是何种冰川，气候变化对其的影响均表现为冰川和冰盖边缘的进退。一进一退，后者往往破坏了前者所保存的信息，所以在地球的大陆上几乎找不到冰川消长的完整物质记录，因而它的记录也很难与深海沉积所记录的冰期与间冰期的结果相比较；而反映气候变化的连续的黄土与古土壤层则弥补了冰川的这一缺陷。黄土高原这本“秘笈”不仅记录了冰期与间冰期这种万年尺度的气候变化，而且还能显示更为微细的千年尺度的气候变化。

正堂利用甘肃西峰镇和陕西长武黄土塬区的剖面黄土与古土壤中的析出铁和全铁代表的风化强度比值作为夏季风的代用指标。夏季风强盛时期，由于温度和湿度的增加，其风化程度加大，在黄土形成时期则相对地风化强度减弱。这一代用指标较常用的以磁化率作为夏季风的代用指标有其优点，也可以与深海同位素研究的结果对比，说明其具有全球意义。

从20世纪80年代以磁化率作为气候的代用指标，到90年代以颗粒比值代表冬季风强度，以风化指数代表夏季风强度，中国黄土研究逐步跨人了多种代用指标并存的时代，亦即是用更多的方法解译黄土高原秘密的时代。这一工作为后来认识上新统红粘土为风成沉积开辟了新的途径。

五米兰柯维奇周期的启示

当前关于驱动第四纪冰期和间冰期古气候变化的学说以米兰柯维奇的天文周期假说较为普及。地球轨道偏心率、地轴倾角和岁差的周期性变化影响地球接受太阳辐射的总量和太阳能量在不同纬度和季节的分配。季节性的太阳光线在高纬度的变化，可以降低夏天的温度。假如夏天温度变凉，夏天的时间变短，则前一冬天的所积冰雪可以保持下来不被溶化。这样一个机制会导致冰川的增大，冰期的到来。轨道的变化在中纬度和高纬度会导致冷与暖的交替出现。Berger计算寒冷期的时间和第四纪冰川发展的冰期相吻合，所以他的结论是地球轨道的变化导致第四纪冰期的出现。

现代计算指出，仅是轨道变化本身不能导致冰川的前进或后退。轨道周期引起的地球系统的其他方面的变化则能够导致并增加这种变冷的情形；而这样一个相对较弱的初始的颤动可以被放大直到形成巨大的气候变化。有人研究认为，高纬度气候寒冷导致大面积森林消失，使太阳到达地球的能量被反射，导致地球变冷；冰川因而加大再反射更多的太阳能，致使冰期出现。

全球冰量的增加，特别是北极地区冰量的增加会导致西伯利亚高压的增强，这一增强可能会使得亚洲内陆干旱化加剧。黄土高原的形成可能更多的与此有关，而青藏高原的隆起也促进了干旱化的形成和黄土的沉积。

黄土高原这本“秘笈”可能和深海那本“秘笈”一样都有一个形成过程“简单”的特点，不像河流、湖泊沉积等形成过程复杂，因而对再造古气候历史比较有利。受米兰柯维奇周期理论的启发，人们对于2．6百万年来、特别是1．8百万年来气候波动的历史和形成这种波动的原因、驱动力已经有了很好的认识和发现。

六青藏高原让风吹干了亚洲大陆

郭正堂等通过对董志塬的黄土和黄土下的上新世红粘土以及甘肃秦安的中新世晚期古黄土与古土壤序列即以前称为甘肃系的地层的研究，认为亚洲内陆荒漠化起源于2200万年以前，由此到620万年之间为较稳定的干旱化和气候波动时期，形成了秦安的黄土。自620万年到500万年是一个干旱时期，500万年到360万年这段时间则是一个相对温暖湿润时期。360万年以后黄土高原粉尘沉积的速率表现为持续增长的趋势，到260万年这种再次增长加强，第四纪黄土大量沉积。

在这研究阶段，以黄土作为干旱的象征的形成时间向前推进了，增长了近十倍。这在亚洲大陆是一个惊人的发现。

国内学者对中国干旱化历史的认识有两次大的突破。一次是在20世纪20年代，把亚洲干旱的历史由13万年放大到260万年；一次是90年代到现在，把干旱的历史放大到600万—800万年上新世红粘土的重新认识为黄土，再由600万年又放大到2200万年。如何认识2200万年前开始的中国大陆北部的强烈的干旱化﹖与青藏高原的形成和隆起在时间和空间上的关系如何﹖这是一个今后应当考虑的问题。

2200万年以来的一段时间虽然在几十亿年的地质时间表中不是很长的一段，但和人类的存在的时间相比较还是相当长的，既使从600万年起来算也有好几倍。这种持续的风力和今天环境中的风力同是地质营力。

黄土地质学范文第3篇

关键词：黄土 湿陷敏感性

0 前言

黄土是一种第四纪沉积物，在我国分布广泛，总面积有64万，占总面积的6.3％。我国黄土主要分布在黄河中游地区，西起贺兰山，东至太行山，北起长城，南至秦岭。黄土一般呈黄色和黄褐色，有时也表现为灰黄色。颗粒组成中粉粒（0.05－0.005mm）占到60％以上，孔隙比在一般1.0以上，有肉眼可见的大孔隙。由于黄土形成的地理、地质和气候条件的不同，使得各地的黄土呈现出不同的物理力学性质，堆积厚度也有很大差异。近年来，由于西部大开发，越来越多的公路、桥梁，房屋等项目上马。这些区域黄土分布广泛，最主要的病害就是黄土的湿陷性，天然状态下的黄土一般有较高承载力，遇水浸湿后，发生较大变形，强度降低，对工程危害很大。因此深入研究黄土的湿陷性和湿陷敏感性意义重大。

1 黄土的湿陷敏感性

黄土的湿陷敏感性是指湿陷性黄土在受水浸湿后发生湿陷的难易程度及湿陷发展速度，实质上表征了湿陷发生的可能性及其发展的可能性。黄土的湿陷敏感性不仅存在于自重湿陷性黄土中，也存在于非自重湿陷性黄土中。

现行规范对黄土湿陷性的评价，主要的依据就是湿陷系数和湿陷量，即从黄土湿陷性的高低方面对黄土地基的湿陷性作出评价。但我们在试验室内进行黄土湿陷性试验时，会发现不同的土样浸水后，湿陷产生的有快有慢，湿陷沉降速率差异很大，这就体现了黄土的湿陷性敏感性。若只用湿陷系数和湿陷量对黄土地基进行评价，可能存在两个湿陷类型和湿陷等级一样的黄土地基， 但是浸水后的湿陷危害差别比较大。浸水后迅速产生湿陷的地基对构筑物的危害远比缓慢湿陷的要大。因此我们在依据湿陷系数和湿陷量进行黄土的湿陷性评价时，一定要兼顾黄土的湿陷敏感性。

2 黄土湿陷敏感性的影响因素

影响黄土湿陷敏感性的因素是多方面的，它包括黄土颗粒间连接方式、黄土的孔隙、塑性大小和颗粒组成、黄土颗粒间胶结成份、黄土渗透性强弱、土的湿度历史、黄土的初始湿度等。下面对上述影响因素做详细分析，如下：

（1）黄土骨架颗粒间的相互连接是黄土结构体系中的重要环节，双目显微镜的显微图像显示的连接形式有点接触和面胶结两种。点接触一般是颗粒间直接接触，接触面积很小，颗粒之间包裹着黏土膜、盐晶膜，受水浸湿后，部分可溶上网盐晶膜被溶解，连接强度削弱，颗粒之间在极小的压力作用下就可能发生断裂或错动，因而很容易产生湿陷和自重湿陷，发生湿陷的速度也很快，湿陷敏感性很高，对构筑物的危害较大。而面接触的接触面积较大，受水浸湿后，一般不会发生自重湿陷，湿陷的速度也比较缓慢，对构筑物的危害较小。

（2）黄土中孔隙的形式一般有三种：大孔隙、粒间孔隙和架空孔隙。大孔隙孔壁的颗粒多为碳酸钙胶结呈筒壁状，结构稳定。粒间孔隙是指颗粒在平面上的排列和在空间上的镶嵌排列而形成的粒间缝隙，结构也比较稳定。架空孔隙由一定数量的骨架颗粒堆积而成，孔隙的孔径很大，远大于那些骨架颗粒的粒径，受水浸湿后，连接强度削弱，在一定压力作用下破坏，孔隙周围颗粒落入孔内形成湿陷。综上，导致黄土产生湿陷的是主要因为架空孔隙的存在，因而黄土孔隙中架空孔隙所占的比例越高，越容易产生湿陷，其湿陷敏感性也越高。但是鉴于国内外现有的测量仪器和试验方法都很难对架空孔隙占总孔隙的比例做出定量分析，我们可以简单一点以孔隙率作为判定指标，即孔隙率越大， 黄土湿陷敏感性越高。

（3）土的塑性大小和颗粒组成也会影响到黄土的湿陷敏感性。土中砂粒含量高且塑性较低，天然含水量低于塑限，则土颗粒之间的粘聚力小，湿陷性和湿陷敏感性均较强，称这种土为轻粉质壤土。粘粒含量高且塑性较高，天然含水量高于塑限则土颗粒之间的粘聚力小，湿陷性和湿陷敏感性弱，称这种土为重粉质壤土。因此，砂粒含量高，低塑性、粗颗粒的土对湿陷比较敏感， 而粘粒含量越高， 黄土的湿陷性和湿陷敏感性就越低。

（4）黄土颗粒间胶结物质主要是粘土矿物和碳酸钙，其次是石膏及一些易溶盐，还有部分腐殖质等。按照天然黄土中不同大小集粒在水溶液中的稳定性可以分为四类，分别是非水稳性、水稳性、抗水性和高抗水性。黄土中主要由易溶盐胶结而成的非水稳性集粒含量越高，越容易发生湿陷，构成浸水压缩试验中湿陷量的主要组成部分，湿陷敏感性也较强。而由石膏胶结而成的集粒属于水稳性的，因为石膏在水中的可溶性较弱，所以对初始阶段的黄土湿陷影响很微弱，所以湿陷敏感性不强。至于粘土矿物在一定程度上能体现黄土的湿陷性，譬如：高岭石对黄土湿陷的发生其促进作用，而蒙脱石则正好相反。因此，高岭石含量越高，蒙脱石含量越低，黄土湿陷敏感性越强。

（5）湿陷性黄土产生湿陷离不开两个条件：一个条件是在一定的压力作用下；另一个条件是要达到起始湿陷含水量。所以黄土渗透性越强则越容易发生湿陷，且湿陷发展快即对湿陷敏感。但黄土渗透性的强弱也受到很多因素的影响，前面提到的孔隙就是一个重要的影响因素，孔隙越大越多则渗透性越强，湿陷敏感性也较强。

（6）黄土的湿度历史也会影响其湿陷敏感性。比如黄土地区的农田在长期灌溉作用下会逐渐损失一大部分湿陷性，湿陷敏感性降低。

（7）黄土的初始湿度对湿陷敏感性也有影响。当黄土的初始湿度超过一定界限后，黄土就不在具有湿陷性，也无所谓具有湿陷敏感性了。

总之， 黄土湿陷敏感性程度的高低， 是多种因素共同作用的结果， 因此我们在研究黄土的湿陷敏感性的时候， 必须将研究场地置于特定的应力空间和湿度空间中， 固定一些因素，才能从各影响因素的相互联系和影响中发现事物的本质， 掌握其规律。

3 结语

黄土的湿陷敏感性是我们评定黄土地基应考虑的一个重要因素，它是多种因素共同作用的结果，除文中提到的影响因素外，它与黄土所受应力，黄土场地不同性质土的组合形态、浸水范围及浸湿程度等因素也有关系，当然可能还有一些我们未知的因素，有待我们进一步探索。

参考文献：

[1]冯坷.黄土湿陷敏感性的实质及评价.兰州大学学报. 24地质学专刊136-140.1988.

[2]崔月娥.关于黄土湿陷敏感性问题探讨[J].煤炭工程. 2010，08

黄土地质学范文第4篇

关键词：黄土地区；工程地质；对策

中图分类号：E271文献标识码： A

一、前言

工程地质问题的解决措施是保证工程质量优劣的首要前提，工程质量的优劣不仅关系到施工耽误的生存发展，而且关系到国家和人民群众的利益。

二、黄土的微观结构特征

1、孔隙的类型

黄土孔隙按其成因可分为原生孔隙及次生孔隙两大类。次生孔隙这类孔隙的孔壁主要由次生碳酸钙组成。一种是非晶质碳酸钙孔隙沉淀，常呈管道状；一种为结晶质碳酸钙沿孔隙生长呈晶簇状。此外，还可以看到少量由植物遗体和粘土构成的孔壁。原生孔隙是按照碎屑颗粒的排列方式，原生孔隙可分为支架孔隙，镶嵌孔隙和胶结孔隙。

2、孔隙的大小类型

有特大孔隙、大孔隙、中孔隙、小孔隙及微孔隙之分。特大孔隙：孔隙一般大于250微米，在剖面上自上而下显著地减少。大孔隙：孔隙在16到25微米之间，在剖面上自上而下减少。中空隙：孔径在4到16微米之间，在剖面上自上而下减少。小孔隙：孔隙为1到4微米，在剖面上自上而下逐渐增多。微孔隙：孔径一般小于1微米，在剖面上自上而下显著增多。从孔隙的类型来讲，支架孔隙是引起黄土湿陷的主要孔隙，从孔隙的大小来讲，大孔隙和中孔隙则是引起黄土湿陷的主要孔隙。

三、黄土地区主要工程地质问题

1、黄土的湿陷性

由于黄土特殊的成因和结构,它的压密变形表现为压缩变形和湿陷变形。所谓湿陷变形是指黄土在一压力作用下,浸水产生显著附加下沉的现象。这种特有性质,是黄土工程地质研究的主要课题。

（一）、湿陷系数

黄土的湿陷系数是研究与评价黄土湿陷性的重要参数,它的含义可以粗略地概括为单位厚度土层的湿陷值,也就是相对湿陷值。相对湿陷值是指浸水产生附加的变形与浸水前的土样厚度相比较而言的。黄土的湿陷系数,用途很广泛,可以用来衡量黄土是不是具有湿陷性,确定湿陷性黄土层的厚度与深度界限,确定湿陷性强烈程度等等。

（二）、湿陷起始压力

湿陷起始压力,顾名思义是指黄土受水浸湿开始发生湿陷的最小压力,但实用中通常是指在一定湿陷变形情况下开始发生较显著湿陷时的压力。湿陷起始压力在非自重湿陷性黄土场地地基设计、消除建筑物地基湿陷量的地基处理措施选择等方面有着广泛的应用。初测中,根据我院在黄土地区已有的工程实践经验,结合沿线黄土的分布特征,对沿线不同时代和成因的黄土均测定了湿陷起始压力。

（三）、黄土的湿陷类型和湿陷程度

湿陷类型的研究,关系到对湿陷性的评价问题。如前所述,沿线各地貌单元上分布着时代、成因不同的黄土,它们的湿陷特征,诸如湿陷系数、湿陷起始压力、湿陷变形发生、发展的速度、湿陷延续时间及强烈程度等,是有较明显差别的,它们的湿陷类型也不尽相同。不同湿陷类型的黄土,工程上采取的措施是不一样的。因此,正确划分沿线黄土的湿陷类型,对指导铁路工程建设有十分重要的意义。

（四）、湿陷土层厚度

湿陷土层厚度是指湿陷系数大于或等于0.015的湿陷土层的累积厚度,也就是湿陷性黄土的下部界限。沿线湿陷性黄土层的厚度,与它分布的地貌单元、沉积厚度、成因及湿陷类型有关,一般是黄土台源、高阶地上的湿陷土层厚度大于低阶地上的。

（五）、湿陷性黄土工程地质分区

湿陷性黄土的工程地质分区,可以以黄土湿陷等级为基础,结合地形地貌、地层岩性、湿陷土层厚度等来进行,同时还应考虑影响湿陷性的某些因素。

(六)、黄土湿陷的原因与机理

湿陷原因与机理问题,是湿陷性黄土研究领域中的一个基本课题。从本世纪30年现黄土的湿陷性以来,不同学者就力图通过各种途径,包括最新技术的应用,来探求这个问题,对黄土湿陷原因与机理的认识,可以归纳为以下几点:干旱、半干旱的气候环境,使黄土堆积具备了欠压密的大孔隙结构,这是黄土产生湿陷的一个重要条件。黄土在荷载和浸水作用下,结构连接的松弛和强度的削弱是产生湿陷变形的基本原因。黄土微结构特征的不同,即组成黄土骨架颗粒的成分、形态、颗粒间连接的性质,孔隙发育状况的不同,湿陷变形发生的迟缓和剧烈程度就不同。在有侧限的压缩实验中,土的压缩变形本质上是一种粒间受剪现象,能够引起变形的应力大小决定于土的抗剪强度。所以,土的凝聚力和内摩擦力,是影响这种变形的基本因素。在荷载和浸水联合作用下,由于土的结构连接强度的进一步削弱破坏而发生的湿陷变形,则是一个较复杂的物理化学过程。从这个意义上讲,黄土湿陷的机理及原因,至今并未了解得十分清楚。

2、黄土斜坡变形

郑西客运专线(陕西境内段)走行于渭河阶地、洪积扇及黄土台源区,在河谷斜坡、沟谷岸边、破碎的源边,都分布有不同地质时期的大量的斜坡变形体或正在发育的新的斜坡变形体,摸清沿线黄土斜坡变形的分布规律,分析影响斜坡稳定的因素,预测可能产生斜坡变形的地带,是黄土地区工程地质研究的又一重要课题,对工程地质选线工作大有裨益。

（一）、沿线黄土斜坡变形的类型

郑西客运专线沿线地处渭河平原区,地形较为平坦开阔,斜坡变形主要出现在黄土台源边、源上深切沟谷岸坡、台源与阶地、高阶地与低阶地的接触带。主要有滑坡、错落、崩塌、溜坍及坡面冲刷等几种类型。其中滑坡、错落、崩塌三种现象危害最大,冲刷及溜坍一般为长期缓慢的侵蚀过程,但长年累月发展扩大也会引起斜坡的严重变形。本次勘察对源边规模较大的滑坡(如张家岭滑坡)、黄土源上斜坡变形较剧烈的深切沟内(如远望沟不良地质体)对线路影响较大,均予以了绕避。

（二）、斜坡变形产生的原因

黄土斜坡变形产生的原因,无外乎黄土特有的性质、微地貌条件、斜坡过高过陡、水文地质条件、风化作用、地表径流冲刷、排水不良及地震作用影响等因素,归纳起来,可以总结为内在因素、外界条件和人为影响三个主要方面。

3、人为坑洞

沿线黄土人为红洞主要有窑洞、古墓穴、盗墓坑、井、人防工程(地道)、地窖等,黄土残源区、高阶地区局部零星分布。对线路有一定影响。

4、地震液化

沿线地震动峰值加速度值为0.20g,地震动反应谱特征周期0.35s。渭河河漫滩及一级阶地地下水位以下分布的塑性指数扣小于10的砂质黄土根据静力触探及标贯资料,局部地段的具地震液化性;沿线渭河比较大的支流如撞洛沟、磨沟河及罗敷河等的一级阶地上也有零星的砂质黄土地震液化层分布。此外黄土下部广泛分布的饱和粉土,松散一稍密粉、细砂、中砂层,部分地段也具地震液化现象.

四、黄土地区常见工程地质问题的对策

1、选线原则

黄土地区的工程地质条件较为复杂，在选线阶段，应尽可能利用宽坦河谷、较宽沟谷及地下水不发育的分水岭地区。凡是强烈发育的黄土沟谷及由含水土层构成的分水岭带，应设法绕避。渭洛河特大桥位于渭河冲积平原东南部，东起大荔县西侧，西至西安市临潼区新丰镇，东西走向，桥址起迄里程为 DK757+850.54 至DK829+193.44，中心里程为 793+521.99,全长为 71.3429km。该工点桥梁所跨道路主要有：G108 国道、渭蒲高速（在建）、S201 省道、S107 省道、关中环线等。桥梁所跨既有铁路线有：渭化专用线、何零联络线、西延联络线、包西联络线、侯西联络线,桥梁所跨越的河流主要有：洛河、渭河等,交通较为便利。但总的来看，线路方案的选择是比较合理的。

2、工程措施的选择

如前所述，在黄土地区常见的工程地质问题主要的有湿陷性、不良地质（人工坑洞）、地震液化、松软土层，局部地段还存在着斜坡变形的现象。线路通过上述不良地质和特殊岩土地段时，对工程完工后沉降有特殊要求的客运专线来说，为了保证工程的安全、可靠、合理、可行。给工程设计理念和工程地基处理措施提出了新的要求。下面对上述不良地质和特殊岩土处理方法简要介绍。

（一）、湿陷性黄土的工程处理措施

黄土湿陷性对工程的危害主要是浸水后使建筑物产生不均匀沉降或突然沉陷。采取的基础处理方法要根据土层物理力学指标、湿陷土层厚度等因素，经沉降检算，结合工程设置情况选择采取科学的地基处理方法。常用灰土挤密桩法、强夯法、重锤夯实法、土、灰土垫层法和桩基法等。当地基处理措施不能完全保证沉降要求时，宜采用刚架线路通过或桥通过。

（二）、不良地质（人工坑（洞））的工程处理措施

对线路分布的人工坑（洞），可采用人工回填夯实的方法。

（三）、地震液化层的工程处理措施

地震液化层常用的工程处理方法为振冲碎石桩法、振冲沉管砂石桩法、爆破法等。

（四）、松软土工程处理措施

松软土和软土一般表现为强度低，具中、高压缩性，不能满足客运专线路基工程沉降的严格要求时。可采用换填、强夯或碎石桩、粉喷桩等措施进行处理，对于某些埋深和厚度较大、处理困难，经路基检算后仍难以控制沉降的地段，则需考虑以桥通过。

五、结束语

从实践出发对当前黄土地区常见工程地质问题以及措施等相关知识，进行了粗略的分析和研究。综上分析，着手解决地质问题工作的主要任务是运用科学的方法，促进技术工作的开展。

参考文献：

[1] 钱鸿缙,王继唐.湿陷性黄土地基[M].中国建筑工业出版社,2005.

黄土地质学范文第5篇

关 键 词：黄土;边坡;含水量;稳定性

1 引 言

黄土作为一种第四纪沉积物，其结构性与其物理力学特性联系密切。当黄土的含水量发生变化时，其结构性将发生较大的变化。

当黄土边坡遭遇降雨时，其稳定性受到较大的影响。黄土常处于干旱半干旱地区，地下水埋藏较深，致使黄土常处于非饱和状态，土中气的存在使边坡黄土产生负孔隙水压力，即基质吸力，增加了土颗粒间的压力和土体抗剪强度，使得边坡处于稳定阶段。当降雨入渗时，含水量的变化减小了黄土的基质吸力和土体抗剪强度，从而降低了黄土边坡的稳定性。

由于基质吸力的存在，使得饱和土的有关理论无法直接应用于非饱和土。Terzighi提出的有效应力公式在描述饱和土性状方面取得了较大的成功，使得人们把建立非饱和土的有效应力公式作为研究目标。国内外学者建立的非饱和土的抗剪强度公式主要由摩尔-库伦抗剪强度公式并引入基质吸力而发展起来的。法国科学家库伦总结土的破坏现象和影响因素，提出土的破坏公式为：

式中为抗剪强度;为凝聚力;为正应力;为内摩擦角。

后来随着有效应力原理发展，人们认识的只有有效应力的变化才能引起强度的变化，库伦将公式更新为：

式中为有效正应力;为超静孔隙水压力;为土的有效凝聚力;为有效内摩擦角。

自Bishop和Fredlund对非饱和黄土的结构强度研究引入基质吸力后，越来越多的人把基质吸力作为研究非饱和黄土的重要枢纽。

Bishop（1960）首先提出了抗剪强度的公式：

式中为孔隙气压力;为孔隙水压力;为土的类别和饱和度有关的参数。为基质吸力。

Fredlund（1978）提出了双变量的公式：

式中为抗剪强度随基质吸力而增加的速率。

Vanapalli等人在非饱和土微观分析的基础上，将内摩擦角与土中含水量的变化通过土-水特征曲线联系起来，得出了与的关系式表示如下：

式中为体积含水率;为残余体积含水率;为饱和体积含水率。

在此基础上提出了非饱和土抗剪强度的经验模型，来预测非饱和土的抗剪强度，非饱和土的抗剪强度表示为：

根据研究表明，非饱和土的基质吸力随含水量的增加逐渐降低，在含水量达到一定值后，基质吸力稳定在一较小的变化范围内，在土体达到饱和后基质吸力为零。

针对降雨入渗对黄土边坡稳定性的研究，近年来，许多学者做出了较多的工作。朱丽娟等[1]通过对非饱和黄土的土-水特征曲线和渗透系数-基质吸力关系曲线及其参数，通过非饱和渗流计算，研究了降雨对非饱和黄土边坡含水量的影响。张少宏[2]定性分析了降雨强度、降雨历时以及土壤渗水性对土壤含水量的变化的影响，定量地分析了含水率变化与黄土抗剪强度的关系，并通过计算分析了不同入渗深度对黄土边坡稳定性的影响。刘永涛[3]以饱和-非饱和渗流理论和非饱和土力学理论为基础，以大型岩土分析软件FLAC-3D为研究平台，详细分析并研究了垂直节理发育明显的黄土边坡在雨水入渗过程中，水分分别沿大裂隙和土壤孔隙下渗的过程以及水分在土体中再分配的过程。王建华[4]根据雨水入渗在土坡内引起的土壤容重和土体的强度变化，得到体积含水量与强度指标的拟合公式，对非饱和黄土边坡的稳定进行了可靠度分析，求得了土坡的失效概率，对工程的安全可靠性做出来评价。雷叶[5]通过大量的数据和实例，引出滑坡作为一种主要地质灾害以及滑坡与降雨的密切关系，绘制毕肖普条分法程序，计算土坡在降雨入渗各个时刻安全系数。孙博[6]结合兰州某滑坡治理工程，根据降雨强度和持续时间计算边坡浅层土体在不同时刻的含水量，运用非饱和土抗剪强度理论，对降雨条件下黄土边坡的稳定性进行了分析。

2 工程地质资料

2.1 工程概况

B12K105+950～ B12K106+135路錾位于陕西省某市，该处路线走向约283°。属于丘陵地貌，路线大致沿丘陵边缘展布，山体坡向约157°，自然坡度约为25°～35°，该路錾范围内地面高程383.5m～416.3m，最大相对高差32.8m。边坡附近仅有简易小路通过，交通不便利，经济不发达，居民生活较贫困，农业以种植玉米为主，副业以果木种植、家畜、家禽养殖较多。

2.2 试样设备

剪切试验采用ZJY-3X型等应变直剪仪。

图1 实验用直剪仪

3 降雨入渗对黄土含水量的影响

黄土地区的地下水一般埋藏较深，土壤含水量的变化主要是由于降雨入渗引起，而降雨对土壤含水量的影响范围受以下几方面的影响：

降雨强度小于土壤的入渗强度时，降雨会全部深入土壤渗入土壤并引起含水量的变化，此时入渗深度会随着降雨强度增大。当降雨强度大于入渗强度时，入渗深度达到最大值并固定。

当降雨强度一定时，土壤含水量、入渗深度随降雨历时增大而增大。

4 降雨入渗对黄土抗剪强度的影响

当降雨入渗时，黄土的含水量会发生变化，含水量的变化会对黄土的颗粒级配、颗粒排列、联接方式等造成影响，进而影响黄土的黏聚力和内摩擦角等，影响黄土的抗剪强度，进而影响黄土边坡的稳定性，本文选取不同含水量的黄土进行抗剪强度试验。

5 结论