黄土特性
黄土或黄土状土是一种多孔隙、弱胶结的第四纪沉积物。

我国黄土分布广范,6.6%
的国土面积被黄土覆盖,黄土主要分布在我国中西部地区,其中以西北地区的黄土地层
最厚,最完整。

黄土具有颜色淡黄至褐黄、大孔隙、结构疏松、具直立节理(破坏时能
保持直壁)、常含有盐类(主要为碳酸盐与硫酸盐)、成分均匀无层理和遇水具有湿陷性等
显著特点。

3.1.1典型物理化学性质
黄土的颗粒粒径大部分为0.25~以下,主要以粉粒(0.05~0.005~)为主,含量多大于50%,一般土颗粒粒径大小在0.002一200~之间。

黄土的粘粒部分(<0.005~)基本上由粘土矿物组成,如蒙脱石、高岭石、绿高岭石和水云母。

根据粘土矿物的含量百分比,可将黄土分为蒙脱石黄土、蒙脱石一高岭石黄土和蒙脱石一水云母黄土。

粘土矿物成分和比例在某种程度上体现着黄土的湿陷性,因为各种粘土矿物的亲水性不同。

如高岭石和水云母等能促使黄土湿陷的发生与发展,而蒙脱石、绿高岭石和水云母等具有特殊的膨胀性,可以阻止湿陷过程的发展。

黄土粉细砂粒部分(0.1一0.05~),其矿物同水不起作用,不影响湿陷过程。

在粗粒造岩矿物中,石英、长石和碳酸盐含量较大,对湿陷性无重大影响,而细散粘粒对湿陷过程起重大积极作用,因其具有大的比表面积,会使黄土膨胀、收缩或湿陷,具有不同的力学性质,如压缩、强度等。

粉粒在黄土颗粒组成中占绝对优势,而粒径为0.05~0.01~粗粉粒含量最大,一般在50%~60%范围,其浸水活动性也最强。

因此有人认为粉粒含量>70%者为重粉质黄土,50%一70%者为中粉质黄土,<50%者为轻粉质黄土。

随着浸水,其团粒破坏特征亦不同,所表现的湿陷性亦不同。

主要成分:黄土中轻矿物含量占矿物总含量的90%一%%,主要由石英、长石和云母等组成;黄土中的重矿物含量较少,含量在4%~10%之间;黄土的物理力学性质主要由粘土矿物(伊犁石)的多少来决定。

而一般土中的粘土与粗矿物成分所占的比例并无规律,或大或小。

化学性质:黄土中的化学成份主要为A12O3和5102,二者含量占总量的60%,其他化学成分还有CaO、Feo和FeZO等。

一般土中的这些化学组成并无规律。

微观结构:黄上由结构单元(单矿物、集合体和凝块)、胶结物(粘粒、有机质和CaCO3)和空隙(大孔隙、架空孔隙和粒间孔隙等)三部分组成,它表明从空间结构体系的力学强度和稳定性角度分析,构成黄土结构体系的支柱是骨架颗粒。

骨架颗粒形态表征传力性能和变形性质,骨架颗粒的连接形式直接影响土结构体系的胶结强度,骨架颗粒的排列方式决定结构体系的稳定性。

而一般土的微观结构则表现为单粒结构、片架结构和片堆结构等形式。

3.1.2物理力学性质
黄上物理力学性质的特殊性表现为压密性、振陷性和湿陷性这三个方面。

黄土在动
静荷载及浸水后,均可引起振陷变形、湿陷变形和压密变形,振陷变形与湿陷变形分别以振动和浸湿作为诱发因素,使黄土的结构破坏而发生附加湿陷,有时则表现为黄土液化。

黄土的湿陷性变形具有突变性、不可逆性和非连续性。

黄土与其他一般土相同,一定压应力作用下黄土会出现弹性变形、压密变形、塑性变形和蠕变变形。

对于经振动压实后的黄土其性质与一般土有明显的不同,其主要表现为:
1、湿陷性。

压实黄土的湿陷性,随干容重和压实功的减小而增大,随含水量增加
而减小。

2、饱和度、渗透性和压缩性。

压实黄土的基本性质因含水量的不同而有很大区别,
表现为:其饱和度随含水量的增大而显著减小;渗透系数在最佳含水量附近有一个峰值;
当含水量稍大于最佳含水量时,土体随含水量的增加压缩性显著减小,土体的稳定性也因水份增加而减弱。

3、抗剪强度。

压实黄土的抗剪强度随含水量和压实度的不同有一定的变化规律。

表现为:①与含水量呈曲线变化关系,且在最佳含水量附近达到最大值;②随压实度的增大而增大,基本呈线性增长关系。

不同黄土的物理力学性质常随其成岩时代、成岩地区表现出一定的差异。

一般新近堆积黄土(g)的干重度较小,孔隙比较大,压缩变形大,渗透性强,干燥状态具有一定结构强度,浸水饱和后结构破坏,粘聚力迅速减小,且变化幅度大,呈现较强的湿陷性,晚更新世黄土(g)的物理力学性质相似于新近堆积黄土,它们的结构强度均偏低易变,遇水湿陷影响大,滑坡、冲蚀、土粒流失屡见不鲜,是黄河中游地区控制水土流失的主要土类,是湿陷性黄土的主要埋藏地层;
不同地层时代黄土的物理力学性质的变化趋势如表3.1,
由表可以看出其性质随生成之早晚而表现出一定的规律性。

从方位上看,无论高原或阶地,由西北向东南,黄土的重度、含水量和强度都是由小变大,而渗透性,压缩性和湿陷性都是由大变小,颗粒组成也是由粗变细,粘粒含量由少变多,易溶盐由多变少等情况[z]。