黃土濕陷性及其影響因素分析

李國嬡

（山西省交通規劃勘察設計院有限公司，山西 太原 030032）

黃土廣泛分布于我國的西北、華北東北部分等一些區域，其總面積大概是63萬km2，大約占據我國土地面積的7%。而濕陷性黃土大概占據了60%，和其他種類的土體進行比較，濕陷性黃土對水的敏感程度體現在形變以及強度等方面。某公路路線全長81.588 km，全線濕陷性黃土長度累計49.94 km，占路線總長52.5%，其物理力學指標見表1[1]。

表1 濕陷性黃土路段物理力學指標匯總

1 黃土的微觀結構及其濕陷性質特征

黃土和其他一些松散土體的共同之處就是，由眾多的微小的顆粒，通過不同的形式而集中在一起構成一個空間結構體系，而對黃土的研究，也需要從黃土的微觀結構特點以及濕陷性的關系出發展開。黃土是一種較為典型的區域性土壤，存在很大的特殊性。相關的研究人員經過調查研究指出，應該根據土體性質建立相關土的結構性數學模型，才能進一步解決土力學的核心問題。本文以黃土的微結構特征進行詳細的分析和研究，工作人員可以從基本單元體的特征入手，也可以采取將基本的單元體連結的手段進行[2]。

2 黃土濕陷機理特征

為了研究黃土的濕陷機理特征，很多專家學者從不同的角度考慮問題并展開相關的研究，依據有關的土體理論知識，可以清楚地知道土體結構在形成的過程中容易受到各種不同因素的影響。而土體的結構存在一定的層次性，所以可以采取分層次的方法對黃土的結構展開分析，這樣有利于進一步準確掌握黃土的不同組成成分，從而實現對黃土濕陷作用機理較深層次的分析[3]。利用電鏡對黃土結構進行掃描和觀察可以發現，構成黃土結構的物質當中，黏粒與普通的黏土有著很大的差別，基本上不會以單獨的黏土片形式而存在，其主要呈現出集粒的形式。黃土濕陷機理的外部輪廓有著非常明顯的特征，而且可以單獨發揮一定的作用。在一般情況下，黃土的黏土都是和原生的碎屑礦物共同組成黃土結構的骨架。在開展相關的施工建設過程中，工作人員必須要對黃土濕陷機理特征進行合理分析。

3 黃土濕陷性的相關影響因素

3.1 影響黃土濕陷性的荷載因素

3.1.1 黃土受荷歷史的影響

由于黃土的形成需要經過漫長的地質演變時期，風吹堆積或洪水沉積的效率較為低，黃土顆粒固化聯結的速度快于上層負荷壓力增大的速度。因此，黃土不會因為受到了上層負荷的作用而處于欠壓密的狀態，這便是黃土極具濕陷性結構的影響因素之一。黃土的濕陷性質及其壓縮性，從上到下都會有一定的減弱，物理學上的指標也呈現出有規律的變化。除此之外，黃土的受荷狀態，在一定程度上會對黃土濕陷的起始壓力帶來較大的影響，并且也影響著黃土濕陷的類別，起始壓力過大的黃土會在濕度較大的時期出現非自重式濕陷或不濕陷，反之則出現自重式濕陷[4]。

3.1.2 黃土所受應力水平與應力路徑的影響

黃土是一種具有一定結構強度的欠壓密土，具有可壓縮性小、強度高等主要特點。在受力壓縮變形時，彈性變形的可能較小，塑性變形與蠕變變形的效果也不顯著。因此，黃土通常情況下呈現出壓縮性的形狀變化以及濕陷性的形狀變化。黃土的力學性狀不僅和所受應力的水平有關，還與所受應力的路徑有所關聯。在土工試驗時，可以對黃土進行加荷與固結等方式，模擬原狀土一定的應力路徑與應力應變關系，可以準確測試出相應黃土層的力學效果與結構變化。

3.2 影響黃土濕陷性的水作用

3.2.1 我國黃土的濕陷性具有規律性

我國的黃土在空間布局上，呈現出從西北到東南、自上而下的濕陷性由強烈到微弱的變化規律；從時間方面來看，黃土的濕陷性則呈現由新到老的規律變化。黃土濕陷性的區域變化與當地的氣候關聯性較大，由西北到東南隨著降水量的增多而不斷加大，呈現與空間布局一致的整體趨勢。黃土與古土壤夾層的分布特點與古氣候中的干濕時節交替歷史特點相一致。上述四類因素綜合表明，黃土是否成壤、黃土中蘊含的可溶鹽含量與賦存狀態、分布特點等方面都與水分是否參與作用有關，這也正是黃土濕陷性具有區域化差異的原因[5]。

3.2.2 黃土天然的含水量影響其濕陷強弱

黃土天然含水量的變化影響黃土的濕陷性變化。在不同的天然含水量區間內，黃土濕陷性的變化幅度也不相同。在黃土出現濕陷時，強度的提高或降低與壓密變形的增大或減少屬于同一層面的不同方面而已。對同一土體來說，其含水量對黃土濕陷性與力學特性的影響較大。因此，在黃土的含水量不同時得到的試驗結果也存在較大差距，但減濕增濕的過程卻對濕陷性變化影響較小，對最終的濕陷量影響較小。含水量越大的黃土在增濕的過程中形成的壓密變形量則越小，當含水量達到起始位置后開始出現明顯濕陷，但隨著含水量的持續增大到達上限時，黃土的濕陷則又會停止（如圖1）。

圖1 黃土天然含水量及增濕情況下濕陷系數與壓力關系

4 相關案例分析

在我國黃土區域中，其他省份高速公路建設的過程中也存在黃土濕陷性的問題，工作人員通過取樣的方式，針對不同深度地層的原狀黃土開展了調查和分析，從而進一步探討出黃土在不同深度位置時，其濕陷性以及物理力學狀態的改變規律。除此之外，還進一步探究了黃土濕陷性和其基本的物理指標二者存在的關系，最終創建了黃土濕陷系數和物理力學指標的相關預測模型，通過在施工現場的實際運用，有效得出其正確性和科學性[6]。

5 結論

濕陷性黃土作為一種較為特殊的土體，其所分布的范圍十分廣泛。因此，在開展相關工程建設的過程中，技術人員不能忽視了黃土的濕陷性，應該充分掌握其相關的性質特點，才能有效地避免工程事故的發生，減少不必要的損失。技術人員要加強對黃土濕陷性影響因素的分析和研究，結合多方面條件合理運用濕陷性黃土，加強對濕陷性黃土工程地質的評價，采取有效措施對黃土的不良特性進行處治。