汾河二庫黃土濕陷性分析

魏 海 牛琪瑛 陳宇佳

山西省屬黃土高原的組成部分,黃土分布極為廣泛。其組成為第四紀黃土沉積層,包括午城黃土、離石黃土和馬蘭黃土與第三紀三趾馬紅土、保德紅土、靜樂紅土共同組成了一個較厚的堆積覆蓋層。黃土在呂梁山以西呈厚層連續分布,以東呈斷續分布狀態。太原屬新生代強烈構造活動形成的斷陷盆地,其面積較大,大河、大溝較多,洪積特征顯著,組成物為黃土狀土,太原市黃土主要分布在建設北路以東東山地區以及尖草坪區,本次主要對太原市汾河二庫地區黃土堆積層進行了濕陷性調查與分析。

1 汾河二庫所在地段工程地質概述

1)地層巖性。地層巖性由上到下依次為:①第四系全新統坡積層:褐色,雜色,稍濕,稍密～中密。分布于山體頂部及斜坡地段。②第四系全新統崩積層():碎石類土,灰褐色,稍濕,稍密～中密,以石塊、粉土組成。分布于山體陡坎下面。③第四系全新統洪積層(Qp4l):卵石土,灰褐色,稍濕～飽和,稍密～密實,含漂石,卵石磨圓度較好,巖性以灰巖為主。分布于山間溝谷及河床地段。④石碳系(C2):石灰巖、砂巖、砂巖泥巖互層,灰褐色,灰黃色,節理發育,層狀結構。強風化～未風化,石灰巖以未風化為主,弱風化層厚5 m～8 m。砂巖、砂巖泥巖互層,強風化層厚度5 m～8 m。⑤奧淘系(O2):石灰巖,青灰色,節理發育,層狀結構,致密狀,弱風化～未風化,風化層厚度 2 m～5 m。

3)水文地質特征。該段地表水的出露主要為汾河及汾河水庫。

4)不良地質。部分地段巖體有崩塌現象。

2 汾河二庫山地區濕陷性黃土的濕陷性分析

為了對太原市汾河二庫地區黃土進行濕陷性分析,同時研究與濕陷性相關的物理性質,本次收集了汾河二庫地區12個鉆孔的土樣進行了室內土工試驗(試驗數據見表1)。

根據分析可以看出黃土類土的濕陷性與下列因素有關:1)干密度是衡量土密實程度的一個重要指標,與土的濕陷性有較明顯的關系,一般干密度小,濕陷性強,干密度大,濕陷性弱。汾河二庫地區12個樣本物理性質的統計,不具濕陷性的黃土其干密度75%,均大于1.4 g/cm3。2)天然孔隙比是影響黃土類土濕陷性的主要物理性指標,孔隙比相對較小,一般濕陷性較弱。根據資料顯示,濕陷性黃土的孔隙比變化范圍為0.85～1.24,濕陷性黃土的孔隙比均在1.0～1.1之間。本次所統計的黃土其孔隙比在0.58～0.95之間,不具備濕陷性或稍有濕陷可能。3)含水量也是影響黃土類土濕陷性的主要物理性指標,當含水量大于20%時,其濕陷性基本消除。同理,飽和度越高,黃土濕陷性越不明顯。汾河二庫的黃土其含水量均在16.9%以上。4)黃土的濕陷性與成因密切相關,一般來說,新風積黃土及暫時性流水作用形成的洪積,坡積黃土具有較大的孔隙性,且可溶鹽未充分溶濾,故具有較大濕陷性,而早期沖積成因的黃土濕陷性較小或無濕陷性。5)黃土的濕陷性還與地貌成因有關,如在地貌上分水嶺地區,地下水位埋深愈大的地區,濕陷性就大,且土層埋深淺,厚度大,濕陷影響就強。

表1 黃土類土的濕陷性試驗

表2 統計分析表

3 結語

我們發現濕陷性黃土的物理性質與其濕陷性質有緊密的關系,并對其物理力學性質與濕陷性作了比較(見表2)。此次統計的數據代表性好,可信度高。其中自重濕陷系數離差較大,主要原因是因為目前的施工工藝很難保證所取到的土樣為不擾動土。本文也為以后研究汾河二庫地區濕陷性黃土的濕陷性及各物理力學性質指標與濕陷性之間的相互關系提供了依據,同時為即將建設的汾河二庫內的橋梁建設提供參考。

[1]GBJ 25-90,濕陷性黃土地區建筑規范[S].

[2]常士驃.工程地質手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,1992.

[3]常士驃,張蘇民.工程地質手冊[M].第 4版.北京:中國建筑工業出版社,2007.

[4]GB 50025-2004,濕陷性黃土地區建筑規范[S].