山西南部峨嵋台地湿陷性黄土地质灾害简述

杨素平

(运城市水利勘察院)

我国是世界上黄土分布比较多的国家之一，甘肃、陕西和山西等省份都有大片的黄土分布。黄土具有崩解性和湿陷性特点，作为水利工程技术人员，了解和掌握黄土的物理性质尤其是湿陷性，对于搞好工程建设具有重要意义。本文以山西南部黄土为例，论述其基本性质和湿陷性及由此造成的地质灾害。

1 黄土的类别、特征及地貌

1.1 黄土的类别和分布

黄土按其成因分为原生黄土和次生黄土。一般将不具层理的风成黄土称为原生黄土，原生黄土经过流水冲刷、搬迁重新沉积而成的为次生黄土，工程界统称它们为黄土。次生黄土一般具有层理，较原生黄土结构强度要低。中国黄土主要分布于北纬33°－47°之间，尤以34°－45°之间最为发育，总面积约为63.5万km2，占世界黄土分布面积的4.9%左右。湿陷性黄土约占中国黄土分布面积的60%左右，主要分布于黄河中下游地区，厚度最大达30 m左右。

1.2 黄土的特征

黄土一般具有以下特征:颜色以黄色、褐黄色为主，有时呈灰黄色;颗粒组成以粉粒为主，含量一般在60%以上，粒径大于0.25 mm的粗颗粒甚为少见;富含碳酸钙盐类;垂直节理发育;一般有肉眼可见的大空隙，孔隙比一般在1.0左右。

当缺少以上其中一项或几项特征的则称为黄土状土。

1.3 黄土地貌

由特定地理位置所决定，并由特殊的风的地质作用搬运和堆积的黄土及部分流水地质作用所形成的黄土状沉积所掩盖堆积的地貌泛指黄土地貌。黄土地貌按黄土形态可以分为:黄土塬、黄土梁、黄土峁、黄土覆盖河谷、黄土掌地与杖地、黄土柱等。山西南部的峨嵋台地属于黄土塬地貌，黄土层发育较好，面积大，地层完整，层序清楚。

峨嵋台地以孤山为中心，向四周倾斜，北为汾河，西为黄河，南为涑水河盆地，东为稷王山中低山及丘陵地区，区内地表最高点为孤山拱秀峰，高程为1425 m，浪店河滩为最低点，高程为347 m。黄土台塬区为孤山脚下四周的广大地区，主要包括万荣、临猗以及盐湖、闻喜、绛县的一小部分，按地貌形态和成因类型将该区分为四个亚区:

山前倾斜平原区:该区沿孤山向四周呈放射状倾斜，地面坡度约2°－3°，高程600－900 m，与黄土台塬相连接，由上更新统风积黄土或全新统洪积物覆盖于地表，该区面积9.5 km2。

二级台地区:分布在孤山南西方向的黄土台塬，高程550－730 m，地势较开阔、平坦，南北长22 km，东西长40 km。区内大小嶷山相对隆起，罗村、东埝底一带为条形地带。

一级台地区:分布在黄土台塬的北侧，高程511－560 m，地表较平坦，坡度不大，与汾河、黄河高阶地接触带为陡坎。

台塬前缘斜坡:分布于黄土台塬的边缘，坡度较大，高差约100多m，地形切割严重。该区冲沟密布，剖面大多呈“U”字型，沟长一般为1.0－2.5 km，最长可达5.0 km，沟壁两侧较陡立，沟底较平坦。

2 黄土的性质

黄土的性质大多由黄土微观结构所决定。黄土微观结构简称为黄土微结构，是在显微镜下观察到的黄土微观结构，包括单一矿物颗粒、多矿物组成的集合体、胶结物质、孔隙等结构单元。黄土的微结构是在黄土堆积后，经过成岩作用过程而形成。不同地区在不同地质环境下形成的黄土微结构特点不同。黄土的特殊工程地质性质—湿陷性与黄土的微结构有密切关系。黄土湿陷现象的发生，土体破坏，实质上是黄土的微结构被破坏的结果。黄土在一定压力(土自重压力和外压力)作用下，受水浸湿后结构迅速破坏而发生的显著下沉现象，称之为湿陷。具有湿陷性的黄土称为湿陷性黄土。湿陷性黄土又分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。

2.1 黄土的基本物理性质

黄土的物理性质主要包括土的粒度成分、可塑性、含水量和孔隙比等，其指标与湿陷性有很大关系。

(1)颗粒组成。湿陷性黄土的颗粒以粉粒(0.05－0.005 mm)为主，含量常在 60% 以上;其次为砂粒(＞0.05 mm)，约占 10%－30%;黏粒(＜0.005 mm)最少，约占8% －26%。随着砂粒减少，黏粒增多，湿陷性减弱。

(2)干重度。干重度增大，湿陷性减弱。干重度超过15 KN/m3以上时，湿陷性一般就很微弱了。

(3)天然孔隙比。天然孔隙比是影响黄土湿陷性的主要指标，当其他条件相同时，黄土的天然孔隙比越大，则湿陷性越强。

(4)天然含水量。黄土的天然含水量与湿陷性和承载力的关系均十分密切。天然含水量低时，湿陷性强烈，但土的承载力却很高，随含水量的增大，湿陷性减弱。

(5)饱和度。饱和度和湿陷系数成反比直线关系。饱和度愈小，土的湿陷系数愈大，表明湿陷强烈。随着饱和度的增大，湿陷系数减小。

(6)液限。液限是决定黄土力学性质的一个重要指标，当液限在30%以上时，黄土的湿陷性较弱，且多为非自重湿陷性。液限小于30%时，湿陷性较强烈。

2.2 峨嵋台地黄土的物理性质及湿陷性

据观测，峨嵋台地黄土的物理性质指标及湿陷性情况详见表1。

表1 峨嵋台地黄土的物理性质指标及湿陷性一览表

3 峨嵋台地黄土地质灾害

经实地调查，峨嵋台地发育的黄土地质灾害的主要类型有以下三种:一是黄土湿陷凹地及落水洞;二是黄土滑坡、崩塌;三是地裂缝。

3.1 黄土湿陷灾害

黄土湿陷灾害都是由于水的侵入造成的，按照浸水来源可将其分为地表积水入渗型黄土湿陷灾害和地下水位抬升型黄土湿陷灾害两种类型。在峨嵋台地，由于地下水位埋深大于100 m，主要的黄土湿陷灾害表现为地表积水入渗型黄土湿陷灾害。

地表积水入渗，增大了地基土的含水量，使其承载力锐减，从而使建筑物受损。同时，地基渗水总是不均匀的，自渗水点向外围渗入水量逐渐减少，直至接近原天然含水量。这样，就造成了地基性能恶化程度的轻重不等，沉降不均，从而极易造成墙体剪裂，导致建筑物受损或被毁。

峨嵋台地地表大部分为上更新统冲洪积、风积黄土所覆盖，土质疏松，垂直节理发育，易于地表水入渗。该黄土层为湿陷性黄土，当地表积水时，易在积水区形成陷坑及湿陷凹地。万荣西范村东1.0 km处发育有条形湿陷凹地。在万荣荣河镇北赵引黄建设项目部的后院发育有一处直径约20－30 m，深度1.0－1.5 m的湿陷凹地。在万荣县城关变电站，由于黄土地基湿陷，沉降不均，造成变电站墙体开裂，万荣县胶丸厂西围墙裂缝。

冲沟两侧及沟底，“落水洞”较为发育，深最大可达20 m。该区“落水洞”的特点:地表表现为凹地或串珠状、条带状凹地;沟谷两侧，“落水洞”一般较直立，有向低处出水的暗洞;“落水洞”发育的晚期也可能在地表形成沟谷。“落水洞”最大直径约1 m，其可能的成因为:初期，降雨汇集的水流沿黄土中的垂直节理入渗，随着年复一年冲蚀作用而形成。

工程中遇到陷坑及湿陷凹地，要开挖一定的范围及厚度，按照《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025－2004)的要求，消除一定的湿陷量。

3.2 黄土滑坡和崩塌

黄土力学强度低，当坡度较陡或存在临空面，在人为活动、降水等因素影响下，就可能产生土质滑坡体和塌落体。西光华—吴王一带，冲沟岸坡底部大多出露上更新统下部和下更新统上部的砂层，砂层结构松散，使上覆地层易形成滑塌现象。在万荣县万泉乡的大寨湖水库上游，由于垂直节理的发育及水库蓄水等因素，发育有滑坡群，最大的滑坡体面积达到 0.42 km2。

要作好黄土地区滑坡与崩塌的防治，首先要搞好滑坡、崩塌灾害知识的宣传普及，使人们从事工程建设活动时自觉遵循自然规律，避免一些使斜坡“加载”、削弱滑坡“抗滑能力”的工程以及大量爆破等诱发滑坡、崩塌的活动;其次，要加强地质灾害危险性评估和勘察，防患于未然。在施工前，首先要对场地进行地质灾害危险性评估和勘察，弄清斜坡的稳定情况。

3.3 地裂缝

根据实地调查和走访，在万荣县城附近主要分布有三组地裂缝。一组地裂缝位于万荣城北变电站西南约 300－400 m处，主体走向为 NEE85°到NE45°。另一处在解店镇村民黄玉耀的耕地内，宽度20 cm，深度1.2 m，据村民黄玉耀讲，该地为水浇地，每年都有陷坑出现，位于其东侧的耕地也有“流海缝”(当地村民将地裂缝称为“流海缝”);第二组地裂缝位于万荣县原城北苗圃，该段地裂缝走向NWW310°，长约800 m，最宽处达4－5 m，可见深度约10 m。该地裂缝1971年8月20日晚发生，现已回填，当今仍能看到地表陷坑及高低不平、局部塌陷特征;第三组地裂缝位于万荣县城东的城关变电站、万荣胶丸厂一带，该裂缝呈多条组合，走向大概为NWW。此外，区域上出现地裂缝的地点还有万荣县的薛店、捻底、里望、荣河、蔡村、尚家村、薛李及盐湖区的上马、下马等地。

据调查，该地区地裂缝既没有水平错动，也没有明显的垂直位移，而且多是由于下雨或浇地而引发的，这与黄土中垂直节理发育及黄土的湿陷性是分不开的。

工程建设中如遇到地裂缝要尽量避开，确实要跨过的需开挖一定的深度的范围，分层回填方可建设。

4 结语

湿陷性黄土的地质灾害危害是严重的，对于峨嵋台地黄土地质灾害的防治原则应是以预防为主，避让与治理相结合。

［1］冯志焱编.湿陷性黄土地基［M］.北京:科学出版社，2004.

［2］GB50025－2004 湿陷性黄土地区建筑规范.北京:中国标准出版社，2004.