汾河二庫(kù)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(jì)黃土沉積層,包括午城黃土、離石黃土和馬蘭黃土與第三紀(jì)三趾馬紅土、保德紅土、靜樂紅土共同組成了一個(gè)較厚的堆積覆蓋層。黃土在呂梁山以西呈厚層連續(xù)分布,以東呈斷續(xù)分布狀態(tài)。太原屬新生代強(qiáng)烈構(gòu)造活動(dòng)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(shè)北路以東東山地區(qū)以及尖草坪區(qū),本次主要對(duì)太原市汾河二庫(kù)地區(qū)黃土堆積層進(jìn)行了濕陷性調(diào)查與分析。

1 汾河二庫(kù)所在地段工程地質(zhì)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)洪積層(Qp4l):卵石土,灰褐色,稍濕～飽和,稍密～密實(shí),含漂石,卵石磨圓度較好,巖性以灰?guī)r為主。分布于山間溝谷及河床地段。④石碳系(C2):石灰?guī)r、砂巖、砂巖泥巖互層,灰褐色,灰黃色,節(jié)理發(fā)育,層狀結(jié)構(gòu)。強(qiáng)風(fēng)化～未風(fēng)化,石灰?guī)r以未風(fēng)化為主,弱風(fēng)化層厚5 m～8 m。砂巖、砂巖泥巖互層,強(qiáng)風(fēng)化層厚度5 m～8 m。⑤奧淘系(O2):石灰?guī)r,青灰色,節(jié)理發(fā)育,層狀結(jié)構(gòu),致密狀,弱風(fēng)化～未風(fēng)化,風(fēng)化層厚度 2 m～5 m。

3)水文地質(zhì)特征。該段地表水的出露主要為汾河及汾河水庫(kù)。

4)不良地質(zhì)。部分地段巖體有崩塌現(xiàn)象。

2 汾河二庫(kù)山地區(qū)濕陷性黃土的濕陷性分析

為了對(duì)太原市汾河二庫(kù)地區(qū)黃土進(jìn)行濕陷性分析,同時(shí)研究與濕陷性相關(guān)的物理性質(zhì),本次收集了汾河二庫(kù)地區(qū)12個(gè)鉆孔的土樣進(jìn)行了室內(nèi)土工試驗(yàn)(試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1)。

根據(jù)分析可以看出黃土類土的濕陷性與下列因素有關(guān):1)干密度是衡量土密實(shí)程度的一個(gè)重要指標(biāo),與土的濕陷性有較明顯的關(guān)系,一般干密度小,濕陷性強(qiáng),干密度大,濕陷性弱。汾河二庫(kù)地區(qū)12個(gè)樣本物理性質(zhì)的統(tǒng)計(jì),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(biāo),孔隙比相對(duì)較小,一般濕陷性較弱。根據(jù)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(tǒng)計(jì)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(biāo),當(dāng)含水量大于20%時(shí),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(kù)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(guān),一般來說,新風(fēng)積黃土及暫時(shí)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(wú)濕陷性。5)黃土的濕陷性還與地貌成因有關(guān),如在地貌上分水嶺地區(qū),地下水位埋深愈大的地區(qū),濕陷性就大,且土層埋深淺,厚度大,濕陷影響就強(qiáng)。

表1 黃土類土的濕陷性試驗(yàn)

表2 統(tǒng)計(jì)分析表

3 結(jié)語(yǔ)

我們發(fā)現(xiàn)濕陷性黃土的物理性質(zhì)與其濕陷性質(zhì)有緊密的關(guān)系,并對(duì)其物理力學(xué)性質(zhì)與濕陷性作了比較(見表2)。此次統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)代表性好,可信度高。其中自重濕陷系數(shù)離差較大,主要原因是因?yàn)槟壳暗氖┕すに嚭茈y保證所取到的土樣為不擾動(dòng)土。本文也為以后研究汾河二庫(kù)地區(qū)濕陷性黃土的濕陷性及各物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)與濕陷性之間的相互關(guān)系提供了依據(jù),同時(shí)為即將建設(shè)的汾河二庫(kù)內(nèi)的橋梁建設(shè)提供參考。

[1]GBJ 25-90,濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].

[2]常士驃.工程地質(zhì)手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1992.

[3]常士驃,張?zhí)K民.工程地質(zhì)手冊(cè)[M].第 4版.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2007.

[4]GB 50025-2004,濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].