文章编号:100124373(2004)0620052204甘肃省湿陷性黄土的分类与区域评价Ξ管　频(甘肃交通职业技术学院,甘肃兰州　730070)摘　要:结合公路的结构特点,依据湿陷性黄土的力学性质,确定了湿陷性黄土的分类指标;根据甘肃省主要地区的实测黄土湿陷系数及其分布规律,进行了甘肃省湿陷性黄土的分类和区域评价;绘制了甘肃省公路湿陷性黄土类型分布图.关键词:湿陷性黄土;分类指标;区域评价;分布图中图分类号:P642 文献标识码:A 甘肃省中、东部地区为黄土高原,黄土分布面积约为12万km 2.黄土湿陷是黄土地区特有的一种灾害,工程建设中常见的黄土病害如构造物沉陷,路基沉陷,路面开裂等都由黄土湿陷引起,严重影响着道路通行能力和公路的发展.笔者在参加甘肃公路三级自然区划研究的过程中,通过对编制甘肃省公路地质灾害区划基础图件之一《甘肃省公路湿陷性黄土类型分布图》的探讨与实践,根据黄土的湿陷系数对甘肃省湿陷性黄土进行了分类和区域评价,绘制了《甘肃省公路湿陷性黄土类型分布图》,为甘肃省的公路建设提供重要的科学依据及基础资料.1　公路湿陷性黄土的分类指标1.1　黄土湿陷的定义黄土湿陷是黄土在一定压力作用下受水浸湿后结构迅速破坏而发生显著附加下沉的现象.湿陷性黄土是土体在一定压力下浸水后产生湿陷变形量达到一定数值的黄土[1].反映黄土湿陷性的主要指标有湿陷系数、湿陷起始压力和湿陷起始含水量,其中以湿陷系数最为重要;反映黄土湿陷程度的主要指标有湿陷系数、自重湿陷系数和湿陷量.公路工程主要以湿陷系数衡量黄土的湿陷程度,进行黄土湿陷的类型、等级的划分.1.2　公路湿陷性黄土的分类指标根据我国建设部的相关规定[1],湿陷性黄土的类型及湿陷强度、等级按湿陷系数和自重湿陷系数的大小划分;湿陷性黄土场地的湿陷等级按总湿陷量和计算自重湿陷量的大小划分.按黄土的湿陷系数分类是区域性分类,按黄土湿陷量分类是场地性分类.公路结构的主体是区域性的带状(线形)建筑,其中的桥梁结构及其它各种构造物具有场地性.因此,公路工程的黄土湿陷强度、等级划分以按湿陷系数划分为主.按黄土湿陷系数的大小划分黄土湿陷强度、等级的分类指标见表1.表1　公路湿陷性黄土的分类指标T ab.1　I ndices of classification of collapsed loess湿陷系数δs <0.0150.015≤δs <0.020.02≤δs <0.070.07<δs ≤0.1δs >0.1湿陷强度非湿陷性轻微湿陷性中等湿陷性强湿陷性极强湿陷性湿陷等级-ⅠⅡⅢⅣ 位于湿陷性黄土地区的公路桥梁及其它各种构造物,应按湿陷性黄土的湿陷量考虑并设防.2　甘肃省湿陷性黄土的区域评价甘肃省黄土分布东起甘、陕省界,西至乌鞘岭,覆盖庆阳、平凉、天水、定西、白银、兰州、临夏、武威等八个地、市,构造上属鄂尔多斯台地和祁连褶皱系的交界地段,地域上以六盘山为界,分为陇东黄土高原(1200～1800m )和陇西黄土高原(1200～2500m ).陇东黄土高原分为陕甘黄土梁区和陕甘河谷平原区;陇西黄土高原分为陇西黄土梁、峁区和陇西河谷平原区[2].2.1　陇东黄土高原区2.1.1　陕甘黄土梁区Ξ收稿日期:2004207206作者简介:管　频(19612),男,浙江杭州人,副教授.第23卷　第6期2004年12月兰州交通大学学报(自然科学版)Journal of Lanzhou Jiaotong University (Natural Sciences )V ol.23N o.6Dec.2004陕甘黄土梁区主要发育有第四纪中更新世Q2和晚更新世Q3原生黄土.呈浅棕黄色Q2、浅灰黄色或灰褐色Q3,大孔隙性,富含碳酸盐,粉质土,质地均匀,其中Q2黄土结构较密实,大孔隙随深度而减少,垂直节理发育,发育厚度130～150m;Q3黄土结构较松软,大孔隙显著,无垂直节理发育,厚度15～25m.黄土Q3的物理力学性质见表2.表2　黄土Q3的物理力学性质T ab.2　Physical mech anics ch aractristics of loess地点统计土数含水量/%容重/g·cm-3干密度/g·cm-3密度/g·cm-3孔隙比饱和度液限/%塑限/%塑性指数压缩系数/cm2·kg-1湿陷系数西峰2617.7 1.51 1.28 2.71 1.1043.330.218.511.70.0420.076陇东-- 1.58-- 1.03---9.9-0.079土桥-西峰3014.2 1.51 1.33 2.73 1.07---10.2-- 表2中数据说明该区域内的黄土具有强湿陷性,湿陷强度等级为Ⅲ级.2.1.2　陕甘河谷平原区陕甘河谷平原区,泾河流域(干、支流)主要发育着全新世Q4次生黄土,在一、二级阶地上,主要分布黄土类亚粘土,呈黄褐色,大孔隙性,结构松散,其覆盖厚度:一级阶地约4～6m,二级阶地约8～19m.黄土Q4的物理力学性质见表3.表3　黄土(Q4)的物理力学性质T ab.3　Physical mech anics ch aracteristics of loess(Q4)地点统计土数含水量/%容重/g·cm-3干密度/g·cm-3密度/g·cm-3孔隙比饱和度液限/%塑限/%塑性指数压缩系数/cm2·kg-1湿陷系数固原7412.2 1.36 1.21 2.71 1.202729.019.59.50.0540.072镇原4011.8 1.46 1.27 2.71 1.093127.019.47.60.0370.093平凉1016.3 1.49 1.28 2.70 1.153731.020.010.00.0630.078彬县2316.0 1.48 1.28 2.71 1.093830.018.511.50.0240.060 表3中数据说明该区域内的黄土具强湿陷性,湿陷强度等级为Ⅲ级.2.2　陇西黄土高原区2.2.1　陇西黄土梁、峁区陇西黄土梁、峁区主要发育有第四纪晚更新世Q3原生黄土,呈大面积连续覆盖.浅黄或灰黄色,大孔隙性,富含结晶状碳酸盐,粉质土,结构松散,质地均匀,无垂直节理发育,覆盖厚度约30～70m.黄土Q3的物理力学性质见表4.表4　黄土Q3的物理力学性质T ab.4　Physical mech anics ch aracteristics of loess(Q3)地点统计土数含水量/%容重/g·cm-3干密度/g·cm-3密度/g·cm-3孔隙比饱和度液限/%塑限/%塑性指数压缩系数/cm2·kg-1湿陷系数临洮109.2 1.39 1.27 2.70 1.1223.526.920.0 6.90.0470.062兰州1917.4 1.35 1.26 2.70 1.1317.725.316.58.80.0410.084渭源4 6.4 1.33 1.28 2.72 1.1714.926.819.07.8-0.155陇西209.4 1.30 1.19 2.71 1.2220.528.019.58.5-0.155西吉2015.5 1.51 1.31 2.72 1.1936.530.719.311.4-0.096定西7618.6 1.40 1.18 2.70 1.2842.328.617.511.10.1050.074 表4中数据说明,陇西黄土梁、峁区如临洮、兰州、定西及西吉等地区具强湿陷性,湿陷强度等级为Ⅲ级;又如渭源、陇西等地区具极强湿陷性,湿陷强度等级为Ⅳ级.2.2.2　陇西河谷平原区陇西河谷平原区一、二级阶地上主要发育着全新世Q4次生黄土.黄土Q4的物理力学性质见表5.35第6期管　频:甘肃省湿陷性黄土的分类与区域评价表5　黄土Q4的物理力学性质T ab.5　Physical mech anics ch aracteristics of loess(Q4)地点统计土数含水量/%容重/g·cm3干密度/g·cm3密度/g·cm3孔隙比饱和度液限/%塑限/%塑性指数压缩系数/cm2·kg-1湿陷系数二级阶地天祝512.1 1.42 1.25- 1.16030.0--11.00.0210.094永登517.1 1.49 1.27 2.71 1.13740.8--11.2-0.067兰州76412.0 1.52 1.35 2.71 1.02034.426.316.310.00.0420.062榆中10512.0 1.45 1.29- 1.06030.0-- 6.50.0350.068靖远49.8 1.48 1.35 2.70 1.01026.023.017.2 5.80.0170.074甘谷9015.0 1.58 1.33 2.70 1.17034.6--11.5-0.060天水3416.5 1.55 1.33 2.70 1.00244.531.519.212.30.0350.078一级阶地平安2020.5 1.77 1.45 2.700.7385.028.217.610.60.0250.032临洮4319.0 1.62 1.36 2.70 1.0054.028.119.48.70.0450.040兰州7716.8 1.59 1.36 2.70 1.0656.928.519.09.50.0450.044定西3217.8 1.62 1.37-0.9545.0--11.00.0080.040陇西1720.0 1.63 1.35-0.9559.0--13.00.0420.036天水2019.0 1.72 1.33 2.720.8863.030.817.813.00.0280.032静宁421.0 1.62 1.38 2.71 1.0054.027.019.08.50.0070.042 表5中数据说明,陇西河谷平原区二级阶地具有中等湿陷性,湿陷强度等级为Ⅱ级;其中天祝、靖远、天水等地区具强湿陷性,湿陷强度等级为Ⅲ级;陇西河谷平原区一级阶地具中等湿陷性,湿陷强度等级为Ⅱ级.2.3　区域综合评价综上所述,甘肃省黄土高原主要以自重湿陷性黄土为主,分布广泛,厚度较大,湿陷性和自重湿陷性较强烈,自重湿陷较迅速,湿陷强度等级Ⅱ～Ⅳ级,对公路危害性较大.表6为甘肃湿陷性黄土的物理力学性质指标一般值.表6　湿陷性黄土的物理力学性质指标一般值[3]T ab.6　Overall indices of physical mech anics ch aracteristics of collapsed loess地区地带土样个数湿陷土层厚度/m含水量/%天然容重/g·cm-3液限/%塑性指数孔隙比e压缩系数/cm2·kg-1湿陷系数自重湿陷系数陇东低阶地2424～812～20高阶地13910～1512～181.43～1.6025.0～28.08.0～11.00.97～1.090.026～0.0610.034～0.0790.005～0.0351.43～1.6226.4～31.09.0～12.20.80～1.150.017～0.0550.030～0.0840.006～0.043陇西低阶地4034～129～18高阶地14010～207～171.42～1.6923.9～28.08.0～11.00.90～1.150.013～0.0590.027～0.0900.005～0.0521.33～1.5525.0～28.58.4～11.00.98～1.240.010～0.0640.039～0.1100.007～0.059北部河西走廊-2～614～181.55～1.6722.6～32.06.7～12.0-0.17～0.360.029～0.050-我国常见范围值-7～231.33～1.8121.7～32.56.7～13.00.85～1.24<0.100<0.110<0.059 陇东地区:低阶地黄土湿陷系数平均为0.034～0.079,自重湿陷系数平均为0.005～0.035;高阶地黄土湿陷系数平均为0.030～0.084,自重湿陷系数平均为0.005～0.043.属中强(Ⅱ～Ⅲ级)湿陷性黄土和自重湿陷性黄土,其中陇东南部黄土梁、峁区局部地区分布有极强(Ⅳ级)湿陷性的黄土.陇西地区:低阶地黄土湿陷系数平均为0.027～0.090,自重湿陷系数平均为0.005～0.052;高阶45兰州交通大学学报(自然科学版)第23卷地黄土湿陷系数平均为0.039～0.110,自重湿陷系数平均为0.007～0.059.属中强至极强(Ⅱ～Ⅳ级)湿陷性黄土和自重湿陷性黄土.河西走廊地区,分布有少量的非自重湿陷性黄土,湿陷土层厚度小,呈轻微或中等(Ⅰ～Ⅱ级)湿陷性,分布不连续.3　甘肃省公路湿陷性黄土类型分布图根据上述对甘肃省湿陷性黄土分布地区的湿陷图1　甘肃省公路湿陷性黄土类型分布图Fig.1　Type m ap of distribution of collapsedloess of road in G ansu 强度区域评价,按照公路地貌区划的方法[5],结合公路湿陷性黄土的分类指标,在甘肃省1∶25万数字高程图和1∶50万假彩色合成卫星相片的基础上,参考甘肃省工程地质图[4],经野外典型区域调查核实,采用ArcView GIS 绘制了1∶200万《甘肃省公路湿陷性黄土类型分布图》,如图1所示.4　结束语《甘肃公路三级自然区划研究》是交通部2002年的西部交通建设科技项目,甘肃省公路三级自然区划基础图件研究是其主要内容之一,《甘肃省公路湿陷性黄土类型分布图》是其重要的组成部分.根据湿陷性黄土的工程和力学性质,结合公路建设的特点,确定湿陷性黄土的分类指标;并根据甘肃省湿陷性黄土地区的实测湿陷系数值及其分布规律,进行黄土的湿陷性分类和湿陷强度区域评价;为编制《甘肃省公路湿陷性黄土类型分布图》提供准确、可靠的依据.不足的是,由于客观因素的影响,湿陷系数实测值的数量有限,覆盖范围不够全面,有待于充实完善.参考文献:[1]　G B J 25-90,黄土湿陷性黄土地区建筑规范[S].[2]　杨景春.地貌学教程[M ].北京:高等教育出版社,1985.[3]　钱鸿缙,王继唐.湿陷性黄土地基[M].北京:中国建筑工业出版社,1985.[4]　甘肃省地矿局.甘肃省工程地质图[M].兰州:甘肃省地矿局,1990.[5]　李志强.甘肃省公路地貌区划[J ].兰州交通大学学报,2004,23(4):17220.Classification and R egional Evaluation of Collapsed Loess in G ansuG uan Pin(G ansu Institute of T raffic V ocational T echnology ,Lanzhou 730070,China )Abstract :The indices of classification of collapsed loess are determined according to the structure characteristics of the road and the mechanics characteristics of the collapsed loess firstly.Then the loess ’collapse in the collapsed loess region in G ansu is evaluated by regions according to the coefficient measured actually of Loess ’collapse in main region and its law of distribution.Finally ,type map of the distribution of collapsed loess is drawn.K ey w ords :collapsed loess ;indices of classification ;regional evaluation ;type map of distribution55第6期管　频:甘肃省湿陷性黄土的分类与区域评价。