山西南部峨嵋臺地濕陷性黃土地質災害簡述

楊素平

(運城市水利勘察院)

我國是世界上黃土分布比較多的國家之一，甘肅、陜西和山西等省份都有大片的黃土分布。黃土具有崩解性和濕陷性特點，作為水利工程技術人員，了解和掌握黃土的物理性質尤其是濕陷性，對于搞好工程建設具有重要意義。本文以山西南部黃土為例，論述其基本性質和濕陷性及由此造成的地質災害。

1 黃土的類別、特征及地貌

1.1 黃土的類別和分布

黃土按其成因分為原生黃土和次生黃土。一般將不具層理的風成黃土稱為原生黃土，原生黃土經過流水沖刷、搬遷重新沉積而成的為次生黃土，工程界統(tǒng)稱它們?yōu)辄S土。次生黃土一般具有層理，較原生黃土結構強度要低。中國黃土主要分布于北緯33°－47°之間，尤以34°－45°之間最為發(fā)育，總面積約為63.5萬km2，占世界黃土分布面積的4.9%左右。濕陷性黃土約占中國黃土分布面積的60%左右，主要分布于黃河中下游地區(qū)，厚度最大達30 m左右。

1.2 黃土的特征

黃土一般具有以下特征:顏色以黃色、褐黃色為主，有時呈灰黃色;顆粒組成以粉粒為主，含量一般在60%以上，粒徑大于0.25 mm的粗顆粒甚為少見;富含碳酸鈣鹽類;垂直節(jié)理發(fā)育;一般有肉眼可見的大空隙，孔隙比一般在1.0左右。

當缺少以上其中一項或幾項特征的則稱為黃土狀土。

1.3 黃土地貌

由特定地理位置所決定，并由特殊的風的地質作用搬運和堆積的黃土及部分流水地質作用所形成的黃土狀沉積所掩蓋堆積的地貌泛指黃土地貌。黃土地貌按黃土形態(tài)可以分為:黃土塬、黃土梁、黃土峁、黃土覆蓋河谷、黃土掌地與杖地、黃土柱等。山西南部的峨嵋臺地屬于黃土塬地貌，黃土層發(fā)育較好，面積大，地層完整，層序清楚。

峨嵋臺地以孤山為中心，向四周傾斜，北為汾河，西為黃河，南為涑水河盆地，東為稷王山中低山及丘陵地區(qū)，區(qū)內地表最高點為孤山拱秀峰，高程為1425 m，浪店河灘為最低點，高程為347 m。黃土臺塬區(qū)為孤山腳下四周的廣大地區(qū)，主要包括萬榮、臨猗以及鹽湖、聞喜、絳縣的一小部分，按地貌形態(tài)和成因類型將該區(qū)分為四個亞區(qū):

山前傾斜平原區(qū):該區(qū)沿孤山向四周呈放射狀傾斜，地面坡度約2°－3°，高程600－900 m，與黃土臺塬相連接，由上更新統(tǒng)風積黃土或全新統(tǒng)洪積物覆蓋于地表，該區(qū)面積9.5 km2。

二級臺地區(qū):分布在孤山南西方向的黃土臺塬，高程550－730 m，地勢較開闊、平坦，南北長22 km，東西長40 km。區(qū)內大小嶷山相對隆起，羅村、東埝底一帶為條形地帶。

一級臺地區(qū):分布在黃土臺塬的北側，高程511－560 m，地表較平坦，坡度不大，與汾河、黃河高階地接觸帶為陡坎。

臺塬前緣斜坡:分布于黃土臺塬的邊緣，坡度較大，高差約100多m，地形切割嚴重。該區(qū)沖溝密布，剖面大多呈“U”字型，溝長一般為1.0－2.5 km，最長可達5.0 km，溝壁兩側較陡立，溝底較平坦。

2 黃土的性質

黃土的性質大多由黃土微觀結構所決定。黃土微觀結構簡稱為黃土微結構，是在顯微鏡下觀察到的黃土微觀結構，包括單一礦物顆粒、多礦物組成的集合體、膠結物質、孔隙等結構單元。黃土的微結構是在黃土堆積后，經過成巖作用過程而形成。不同地區(qū)在不同地質環(huán)境下形成的黃土微結構特點不同。黃土的特殊工程地質性質—濕陷性與黃土的微結構有密切關系。黃土濕陷現象的發(fā)生，土體破壞，實質上是黃土的微結構被破壞的結果。黃土在一定壓力(土自重壓力和外壓力)作用下，受水浸濕后結構迅速破壞而發(fā)生的顯著下沉現象，稱之為濕陷。具有濕陷性的黃土稱為濕陷性黃土。濕陷性黃土又分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土。

2.1 黃土的基本物理性質

黃土的物理性質主要包括土的粒度成分、可塑性、含水量和孔隙比等，其指標與濕陷性有很大關系。

(1)顆粒組成。濕陷性黃土的顆粒以粉粒(0.05－0.005 mm)為主，含量常在 60% 以上;其次為砂粒(＞0.05 mm)，約占 10%－30%;黏粒(＜0.005 mm)最少，約占8% －26%。隨著砂粒減少，黏粒增多，濕陷性減弱。

(2)干重度。干重度增大，濕陷性減弱。干重度超過15 KN/m3以上時，濕陷性一般就很微弱了。

(3)天然孔隙比。天然孔隙比是影響黃土濕陷性的主要指標，當其他條件相同時，黃土的天然孔隙比越大，則濕陷性越強。

(4)天然含水量。黃土的天然含水量與濕陷性和承載力的關系均十分密切。天然含水量低時，濕陷性強烈，但土的承載力卻很高，隨含水量的增大，濕陷性減弱。

(5)飽和度。飽和度和濕陷系數成反比直線關系。飽和度愈小，土的濕陷系數愈大，表明濕陷強烈。隨著飽和度的增大，濕陷系數減小。

(6)液限。液限是決定黃土力學性質的一個重要指標，當液限在30%以上時，黃土的濕陷性較弱，且多為非自重濕陷性。液限小于30%時，濕陷性較強烈。

2.2 峨嵋臺地黃土的物理性質及濕陷性

據觀測，峨嵋臺地黃土的物理性質指標及濕陷性情況詳見表1。

表1 峨嵋臺地黃土的物理性質指標及濕陷性一覽表

3 峨嵋臺地黃土地質災害

經實地調查，峨嵋臺地發(fā)育的黃土地質災害的主要類型有以下三種:一是黃土濕陷凹地及落水洞;二是黃土滑坡、崩塌;三是地裂縫。

3.1 黃土濕陷災害

黃土濕陷災害都是由于水的侵入造成的，按照浸水來源可將其分為地表積水入滲型黃土濕陷災害和地下水位抬升型黃土濕陷災害兩種類型。在峨嵋臺地，由于地下水位埋深大于100 m，主要的黃土濕陷災害表現為地表積水入滲型黃土濕陷災害。

地表積水入滲，增大了地基土的含水量，使其承載力銳減，從而使建筑物受損。同時，地基滲水總是不均勻的，自滲水點向外圍滲入水量逐漸減少，直至接近原天然含水量。這樣，就造成了地基性能惡化程度的輕重不等，沉降不均，從而極易造成墻體剪裂，導致建筑物受損或被毀。

峨嵋臺地地表大部分為上更新統(tǒng)沖洪積、風積黃土所覆蓋，土質疏松，垂直節(jié)理發(fā)育，易于地表水入滲。該黃土層為濕陷性黃土，當地表積水時，易在積水區(qū)形成陷坑及濕陷凹地。萬榮西范村東1.0 km處發(fā)育有條形濕陷凹地。在萬榮榮河鎮(zhèn)北趙引黃建設項目部的后院發(fā)育有一處直徑約20－30 m，深度1.0－1.5 m的濕陷凹地。在萬榮縣城關變電站，由于黃土地基濕陷，沉降不均，造成變電站墻體開裂，萬榮縣膠丸廠西圍墻裂縫。

沖溝兩側及溝底，“落水洞”較為發(fā)育，深最大可達20 m。該區(qū)“落水洞”的特點:地表表現為凹地或串珠狀、條帶狀凹地;溝谷兩側，“落水洞”一般較直立，有向低處出水的暗洞;“落水洞”發(fā)育的晚期也可能在地表形成溝谷。“落水洞”最大直徑約1 m，其可能的成因為:初期，降雨匯集的水流沿黃土中的垂直節(jié)理入滲，隨著年復一年沖蝕作用而形成。

工程中遇到陷坑及濕陷凹地，要開挖一定的范圍及厚度，按照《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》(GB50025－2004)的要求，消除一定的濕陷量。

3.2 黃土滑坡和崩塌

黃土力學強度低，當坡度較陡或存在臨空面，在人為活動、降水等因素影響下，就可能產生土質滑坡體和塌落體。西光華—吳王一帶，沖溝岸坡底部大多出露上更新統(tǒng)下部和下更新統(tǒng)上部的砂層，砂層結構松散，使上覆地層易形成滑塌現象。在萬榮縣萬泉鄉(xiāng)的大寨湖水庫上游，由于垂直節(jié)理的發(fā)育及水庫蓄水等因素，發(fā)育有滑坡群，最大的滑坡體面積達到 0.42 km2。

要作好黃土地區(qū)滑坡與崩塌的防治，首先要搞好滑坡、崩塌災害知識的宣傳普及，使人們從事工程建設活動時自覺遵循自然規(guī)律，避免一些使斜坡“加載”、削弱滑坡“抗滑能力”的工程以及大量爆破等誘發(fā)滑坡、崩塌的活動;其次，要加強地質災害危險性評估和勘察，防患于未然。在施工前，首先要對場地進行地質災害危險性評估和勘察，弄清斜坡的穩(wěn)定情況。

3.3 地裂縫

根據實地調查和走訪，在萬榮縣城附近主要分布有三組地裂縫。一組地裂縫位于萬榮城北變電站西南約 300－400 m處，主體走向為 NEE85°到NE45°。另一處在解店鎮(zhèn)村民黃玉耀的耕地內，寬度20 cm，深度1.2 m，據村民黃玉耀講，該地為水澆地，每年都有陷坑出現，位于其東側的耕地也有“流海縫”(當地村民將地裂縫稱為“流?？p”);第二組地裂縫位于萬榮縣原城北苗圃，該段地裂縫走向NWW310°，長約800 m，最寬處達4－5 m，可見深度約10 m。該地裂縫1971年8月20日晚發(fā)生，現已回填，當今仍能看到地表陷坑及高低不平、局部塌陷特征;第三組地裂縫位于萬榮縣城東的城關變電站、萬榮膠丸廠一帶，該裂縫呈多條組合，走向大概為NWW。此外，區(qū)域上出現地裂縫的地點還有萬榮縣的薛店、捻底、里望、榮河、蔡村、尚家村、薛李及鹽湖區(qū)的上馬、下馬等地。

據調查，該地區(qū)地裂縫既沒有水平錯動，也沒有明顯的垂直位移，而且多是由于下雨或澆地而引發(fā)的，這與黃土中垂直節(jié)理發(fā)育及黃土的濕陷性是分不開的。

工程建設中如遇到地裂縫要盡量避開，確實要跨過的需開挖一定的深度的范圍，分層回填方可建設。

4 結語

濕陷性黃土的地質災害危害是嚴重的，對于峨嵋臺地黃土地質災害的防治原則應是以預防為主，避讓與治理相結合。

［1］馮志焱編.濕陷性黃土地基［M］.北京:科學出版社，2004.

［2］GB50025－2004 濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范.北京:中國標準出版社，2004.