黄土的性质

 

　　1．土的颗粒组成

 

　　土的颗粒是指那些岩石、矿物和非晶体化合物的零散碎片或碎屑。颗粒本身既可以是矿物质的结晶构造，也可以是非结晶构造，如二氧化硅和氢氧化铁。不同地质时代的黄土，其颗粒组成不同，第四纪早期的黄土比晚期黄土的粘粒含量高，而细砂含量则较低。陇西和陕北的砂粒含量大于粘粒含量，而豫西的砂粒含量却小于粘粒的含量，即由西北向东南方向砂粒减少而粘粒增多，这与我国黄土湿陷性由西北向东南递减的趋势大体相关。研究表明，随着粘粒含量的增加，黄土由湿陷性的过渡到非湿陷性的。一般可以认为：粒径大于20微米的颗粒完全没有胶结能力；5～20微米的颗粒基本没有胶结能力；2～5微米的颗粒为半胶结材料；小于2微米的胶粒、铁铝胶体、无定形硅酸盐和有机物遇水都是可塑性胶结材料。

 

　　2．土粒比重

 

　　黄土的土粒比重一般为2.51～2.84，平原地区的黄土则大多数在2.62～2.76范围内。比重的大小与土的颗粒组成有关，当粗粉粒和砂粒含量较多时，比重常在2.69以下；如粘粒含量多，则比重多在2.72以上。由于黄土的颗粒组成与其液限、塑限有一定的关系，因而可以建立塑性指数与比重之间的对应关系。表3-1是我国西北地区湿陷性黄土的土粒比重与塑性指数的统计关系。

 

　　3．土的干容重与孔隙比

 

　　干容重是衡量黄土密实程度的一个重要指标，与土的湿陷性也有较明显的关系。一般，干容重小，湿陷性强；反之，则弱。湿陷性黄土干容重的变化范围一般在1.14～1.69克/厘米3之间，其所以变化范围大，除土本身密实程度有差别外，还与土中各种矿物成分的含量

 

　　有关。当黄土在形成过程中，由于前期固结压力大，土已被压密，干容重超过某一数值后，黄土就由湿陷性的转化为非湿陷性的。

 

　　湿陷性黄土的密实程度也常用孔隙比或孔隙率来表达。湿陷性黄土孔隙比的变化范围为0.85～1.24，大多数在1.0～1.1之间。孔隙

 

　　比与干容重成反比关系，例如，平原地区的大多数黄土状亚粘土，其土粒比重都在2.70上下，如以1.5克/厘米3作为一般湿陷性黄土

 

　　干容重的上限值，则其相应的孔隙比0.8可以作为划分湿陷性与非湿

 

　　湿陷性黄土土粒比重G与塑性指数Ip的统计关系表3-1

 

　　IpG

 

　　<72.67

 

　　7～102.69

 

　　10～132.71

 

　　13～172.72

 

　　>172.73～2.74

 

　　陷性的界限。

 

　　4．含水量和饱和度

 

　　湿陷性黄土的天然含水量在3.3～25.3％之间变化，其大小与场地的地下水位深度和年平均降雨量有关。在大多数情况下，黄土的天然含水量都较低。土的天然含水量与湿陷性关系较大，含水量越低，则湿陷性越强烈，随着含水量的增大，湿陷性逐渐减弱。一般黄土的天然含水量超过25％时，就不再具有湿陷性；而其压缩性则恰恰相反。当一项工程投入使用后，由于场地排水、蒸发条件的变化，常使土的含水量较勘察时为大，并导致土的湿陷性退化和压缩性增大。即使各种管道设施良好，没有渗漏，基础沉降也可能长期不稳定，这种现象在原始含水量较低、孔隙比较大的自重湿陷性黄土地基中容易产生，勘察设计时应适当考虑这一特点。

 

　　㈡土的化学性质

 

　　黄土的化学性质对了解黄土的湿陷性具有一定的意义，但目前这方面的研究还比较少。

 

　　黄土的成分中主要为二氧化硅、倍半氧化物和碳酸盐类，二氧化硅存在于由粗颗粒到胶粒的各级粒组中，为主要成分。钙、镁呈固态或液态存在于黄土中，为重要胶结物。能被盐酸溶解的Al2O3和Fe2O3在土中以镁铝胶体的形式存在，一部分能被盐酸溶解的SiO2在土中以无定形硅酸盐的形式存在，都属胶体物质。

 

　　另外黄土的酸碱特征、黄土中胶体颗粒的离子交换特性、黄土有机质等都对黄土受荷承载能力有重要影响，这里不再详述。

 

　　㈢湿陷性黄土的力学性质

 

　　湿陷性黄土的力学性质主要包括压缩性、湿陷性、抗剪强度和透水性，其中以湿陷性、压缩性最为重要，湿陷性、压缩性主要表现形式为压缩变形和湿陷变形两种。压缩变形由公路路基及其构造物的荷载引起，随时间增长而逐渐衰减，并很快趋于稳定，当基底压力不超过地基土的容许承载力时，地基的压缩变形很小，一般能满足公路及其构造物对沉降变形的要求；湿陷变形则是地基被水浸后所引起的一种附加变形，往往具有局部性和突发性，而且湿陷变形很不均匀，对公路路基及其构造物的危害严重。陇西地区是黄土高原黄土湿陷性最强烈、最典型的地区，黄土湿陷具有湿陷层厚度大、湿陷等级高、湿陷性敏感、伴生不良地质现象发育等特征，对公路工程建设的危害和潜在威胁很大。