黃土的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)

夏艷華

黃土的性質(zhì)，黃土顏色棕黃，性質(zhì)疏松，質(zhì)地較為均勻，多屬粉沙壤土至粉沙粘壤土。我國(guó)黃土多認(rèn)為是風(fēng)成土，其物質(zhì)主要來(lái)源于中亞和我國(guó)西部沙漠、戈壁地帶，但不排除青藏高原冰磧物和凍融作用產(chǎn)物可能為其提供一定的物質(zhì)來(lái)源。在我國(guó)北部，馬蘭黃土分布非常廣泛，北起長(zhǎng)城南至秦嶺。在廣大的黃土高原地區(qū)除少數(shù)山嶺外，幾乎都被連續(xù)的馬蘭黃土所覆蓋，與較老時(shí)代的黃土一起形成了今天特殊的黃土地貌。馬蘭黃土的厚度自西北向東南遞減，最大厚度位于黃土高原西北部，六盤(pán)山以西一般為30-50米，在隴東和陜北的北部也較厚，一般在30米以上，往南至綏德一帶為10米左右，再南翻過(guò)黃龍山后其厚度僅為5-6米。本次野外測(cè)試試驗(yàn)測(cè)試50厘米深度以上表層土壤的土壤抗侵蝕能力指標(biāo)，即測(cè)試馬蘭黃土的土壤抗侵蝕能力指標(biāo)。劉東生研究表明黃土高原上馬蘭黃土的性質(zhì)有如下規(guī)律：

1.馬蘭黃土的粒度組成主要為粉土（0.05-0.005毫米），其含量常>50%，變化在37.2-70.0%之間。細(xì)紗（>0.05毫米）含量一般為15-30%，粘粒（<0.005毫米）含量為10-25%。絕大多數(shù)屬于粉質(zhì)亞粘土。馬蘭黃土的粒度組成呈現(xiàn)著由北向南、由西向東逐漸變細(xì)的規(guī)律。根據(jù)細(xì)紗和粘粒的含量可以分為砂黃 土、黃土、粘黃土三個(gè)帶。其中第Ⅰ帶為砂黃土，細(xì)紗含量23.6-72.4%，粘粒含量7.0-20.7%，中位數(shù) Md 為 0.026-0.076 毫米；第Ⅱ帶為黃土，細(xì)紗含量11.1-31.5%，粘粒含量8.1-30.4%，中位數(shù)Md為0.016-0.032毫米；第Ⅲ帶為粘黃土，細(xì)紗含量11.4-21.9%，粘粒含量18.0-27.8%，中位數(shù)Md為0.018-0.027毫米。

2.馬蘭黃土的碎屑礦物成分在>0.01毫米粒級(jí)中有50余種，主要是石英、長(zhǎng)石和碳酸鹽礦物，它們的含量>95%。各地黃土中礦物成分基本相似，但其中重礦物成分從西北向東南有下列變化：⑴比重較大的礦物（比重4.5-5.0）逐漸減小，比重較小的礦物逐漸增加。如在第Ⅰ帶內(nèi)比重較大的含量為20.73-23.44%，比重較小的含量為18.17-20.27%；第Ⅱ帶內(nèi)比重較大的含量為20.00-21.43%，比重較小的含量為16.48-21.46%；第Ⅲ帶內(nèi)比重較大的含量為17.63-20.09%，比重較小的含量為14.41-23.36%。⑵不穩(wěn)定礦物自西北向東南逐漸減小，而穩(wěn)定、極穩(wěn)定的礦物則有所增加。

3.馬蘭黃土的化學(xué)成分主要是SiO2和Al2O3，含量常>60%，其次為Fe2O3和CaO，F(xiàn)e2O3含量一般為3.0-6.0%，CaO含量多為7.5-10.5%。上述主要化學(xué)成分自西北向東南亦呈逐漸變化的趨勢(shì)，其中Fe2O3和Al2O3自西北向東南逐漸增加，馬蘭黃土中硅酸系數(shù)（2 3 2 Al O SiO Ki = ）和PH值自西北向東南有逐漸變小的趨勢(shì)，而CaCO3含量自西北向東南有所增加。

黃土的結(jié)構(gòu)如同馬蘭黃土物質(zhì)成分一樣，馬蘭黃土的結(jié)構(gòu)也呈現(xiàn)自西北向東南區(qū)域性變化規(guī)律。劉東生研究表明：黃土高原上馬蘭黃土的結(jié)構(gòu)有如下規(guī)律：1.骨架顆粒的區(qū)域性變化：馬蘭黃土中大于>0.1毫米的顆粒極少，大部分是0.02-0.04毫米的顆粒。根據(jù)顯微鏡下觀(guān)察，在其骨架顆粒（0.25-0.05毫米）中>0.05毫米的顆粒自西北向東南減少。第Ⅰ帶砂黃土為 25-5%，第Ⅱ帶黃土為5%左右，第Ⅲ帶粘黃土<5%。同時(shí)骨架顆粒的滾圓度逐漸變大，從第Ⅰ帶為棱角狀過(guò)渡到第Ⅲ帶多為滾圓或半棱角狀。2.膠接形式的區(qū)域性變化：馬蘭黃土中細(xì)粒膠接物自西北向東南增加，膠接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是土結(jié)構(gòu)在生成過(guò)程中形成的一種膠結(jié)性的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度，是結(jié)構(gòu)性粘土特有的，伴隨土體結(jié)構(gòu)的生成而生成，隨土體結(jié)構(gòu)的破壞而消失。黃土是在干旱半干旱條件下形成的，季節(jié)性的短期雨水把松散的干燥粉砂顆粒粘結(jié)起來(lái)，而長(zhǎng)期的干旱使土中水分逐漸蒸發(fā)，土孔隙中的毛細(xì)作用使少量的水分連同溶于其中的鹽類(lèi)都集中在粗粉砂的接觸點(diǎn)處，可溶鹽逐漸濃縮沉淀成為膠結(jié)物，與附于 粗粉粒表面的膠體顆粒、腐殖質(zhì)膠體共同增強(qiáng)了土顆粒間抵抗滑移的能力，阻礙了土體的自重壓密，形成了以粗粉粒為主體骨架的架空結(jié)構(gòu)集合于粗粉粒接觸點(diǎn)處的各種膠結(jié)物質(zhì)和水分子形成了膠結(jié)性的聯(lián)結(jié)，該聯(lián)結(jié)強(qiáng)度〔加固凝聚力〕與原始凝聚力、吸附凝聚力和摩擦強(qiáng)度共同保持著黃土的天然結(jié)構(gòu)，當(dāng)黃土的天然結(jié)構(gòu)在外力作用下發(fā)生破壞時(shí)，土粒間的接觸點(diǎn)破壞，粗粉粒接觸點(diǎn)處的各種膠結(jié)物質(zhì)和水分子形成的膠結(jié)強(qiáng)度逐漸喪失，吸附凝聚力亦有部分喪失。

課題名稱(chēng)：高職建設(shè)工程管理專(zhuān)業(yè)與本科土木工程專(zhuān)業(yè)“3+2”一體化人才培養(yǎng)銜接研究

批準(zhǔn)文號(hào)、項(xiàng)目編號(hào)、鄂職院字[2016]42號(hào)、2016A06