黄土的性质及结构

夏艳华

黄土的性质，黄土颜色棕黄，性质疏松，质地较为均匀，多属粉沙壤土至粉沙粘壤土。我国黄土多认为是风成土，其物质主要来源于中亚和我国西部沙漠、戈壁地带，但不排除青藏高原冰碛物和冻融作用产物可能为其提供一定的物质来源。在我国北部，马兰黄土分布非常广泛，北起长城南至秦岭。在广大的黄土高原地区除少数山岭外，几乎都被连续的马兰黄土所覆盖，与较老时代的黄土一起形成了今天特殊的黄土地貌。马兰黄土的厚度自西北向东南递减，最大厚度位于黄土高原西北部，六盘山以西一般为30-50米，在陇东和陕北的北部也较厚，一般在30米以上，往南至绥德一带为10米左右，再南翻过黄龙山后其厚度仅为5-6米。本次野外测试试验测试50厘米深度以上表层土壤的土壤抗侵蚀能力指标，即测试马兰黄土的土壤抗侵蚀能力指标。刘东生研究表明黄土高原上马兰黄土的性质有如下规律：

1.马兰黄土的粒度组成主要为粉土（0.05-0.005毫米），其含量常>50%，变化在37.2-70.0%之间。细纱（>0.05毫米）含量一般为15-30%，粘粒（<0.005毫米）含量为10-25%。绝大多数属于粉质亚粘土。马兰黄土的粒度组成呈现着由北向南、由西向东逐渐变细的规律。根据细纱和粘粒的含量可以分为砂黄 土、黄土、粘黄土三个带。其中第Ⅰ带为砂黄土，细纱含量23.6-72.4%，粘粒含量7.0-20.7%，中位数 Md 为 0.026-0.076 毫米；第Ⅱ带为黄土，细纱含量11.1-31.5%，粘粒含量8.1-30.4%，中位数Md为0.016-0.032毫米；第Ⅲ带为粘黄土，细纱含量11.4-21.9%，粘粒含量18.0-27.8%，中位数Md为0.018-0.027毫米。

2.马兰黄土的碎屑矿物成分在>0.01毫米粒级中有50余种，主要是石英、长石和碳酸盐矿物，它们的含量>95%。各地黄土中矿物成分基本相似，但其中重矿物成分从西北向东南有下列变化：⑴比重较大的矿物（比重4.5-5.0）逐渐减小，比重较小的矿物逐渐增加。如在第Ⅰ带内比重较大的含量为20.73-23.44%，比重较小的含量为18.17-20.27%；第Ⅱ带内比重较大的含量为20.00-21.43%，比重较小的含量为16.48-21.46%；第Ⅲ带内比重较大的含量为17.63-20.09%，比重较小的含量为14.41-23.36%。⑵不稳定矿物自西北向东南逐渐减小，而稳定、极稳定的矿物则有所增加。

3.马兰黄土的化学成分主要是SiO2和Al2O3，含量常>60%，其次为Fe2O3和CaO，Fe2O3含量一般为3.0-6.0%，CaO含量多为7.5-10.5%。上述主要化学成分自西北向东南亦呈逐渐变化的趋势，其中Fe2O3和Al2O3自西北向东南逐渐增加，马兰黄土中硅酸系数（2 3 2 Al O SiO Ki = ）和PH值自西北向东南有逐渐变小的趋势，而CaCO3含量自西北向东南有所增加。

黄土的结构如同马兰黄土物质成分一样，马兰黄土的结构也呈现自西北向东南区域性变化规律。刘东生研究表明：黄土高原上马兰黄土的结构有如下规律：1.骨架颗粒的区域性变化：马兰黄土中大于>0.1毫米的颗粒极少，大部分是0.02-0.04毫米的颗粒。根据显微镜下觀察，在其骨架颗粒（0.25-0.05毫米）中>0.05毫米的颗粒自西北向东南减少。第Ⅰ带砂黄土为 25-5%，第Ⅱ带黄土为5%左右，第Ⅲ带粘黄土<5%。同时骨架颗粒的滚圆度逐渐变大，从第Ⅰ带为棱角状过渡到第Ⅲ带多为滚圆或半棱角状。2.胶接形式的区域性变化：马兰黄土中细粒胶接物自西北向东南增加，胶接结构强度是土结构在生成过程中形成的一种胶结性的联结强度，是结构性粘土特有的，伴随土体结构的生成而生成，随土体结构的破坏而消失。黄土是在干旱半干旱条件下形成的，季节性的短期雨水把松散的干燥粉砂颗粒粘结起来，而长期的干旱使土中水分逐渐蒸发，土孔隙中的毛细作用使少量的水分连同溶于其中的盐类都集中在粗粉砂的接触点处，可溶盐逐渐浓缩沉淀成为胶结物，与附于 粗粉粒表面的胶体颗粒、腐殖质胶体共同增强了土颗粒间抵抗滑移的能力，阻碍了土体的自重压密，形成了以粗粉粒为主体骨架的架空结构集合于粗粉粒接触点处的各种胶结物质和水分子形成了胶结性的联结，该联结强度〔加固凝聚力〕与原始凝聚力、吸附凝聚力和摩擦强度共同保持着黄土的天然结构，当黄土的天然结构在外力作用下发生破坏时，土粒间的接触点破坏，粗粉粒接触点处的各种胶结物质和水分子形成的胶结强度逐渐丧失，吸附凝聚力亦有部分丧失。

课题名称：高职建设工程管理专业与本科土木工程专业“3+2”一体化人才培养衔接研究

批准文号、项目编号、鄂职院字[2016]42号、2016A06