濕陷性黃土地基-課件

濕陷性黃土地基

濕陷性黃土地基

1課程特點(diǎn)：內(nèi)容廣、概念多、實(shí)踐性強(qiáng)學(xué)習(xí)要求：學(xué)習(xí)黃土的基本知識(shí)掌握分析和運(yùn)用黃土資料的方法

解決實(shí)際工程問題課程特點(diǎn)：內(nèi)容廣、概念多、實(shí)踐性強(qiáng)2課程內(nèi)容：黃土的成因、土層和分布黃土的基本性質(zhì)黃土的濕陷性及其評(píng)價(jià)黃土的動(dòng)力特征及黃土的震害濕陷性黃土地基及黃土工程

課程內(nèi)容：3前言黃土黃土古稱“黃壤”，本源于土地之色。黃土在世界范圍內(nèi)的分布面積大約有1300萬km2，在我國也有63萬余km2，其中原生黃土的分布面積約有38.1萬km2，主要分布在我國的黃河流域。前言黃土4

濕陷性黃土在我國分布廣泛，由于其在土力學(xué)和工程建設(shè)方面所表現(xiàn)出來的特殊性質(zhì)，一直是巖土工程界研究的對(duì)象。西部大開發(fā)以來，在黃土地區(qū)進(jìn)行了大規(guī)模的工程建設(shè)，極大地推動(dòng)了黃土力學(xué)與工程的發(fā)展，取得了眾多的成果。黃土高原濕陷性黃土在我國分布廣泛，由于其在土力學(xué)和工程建設(shè)方面所表5濕陷性黃土地基是巖土工程的一分支，主要闡述這種特殊的區(qū)域性土在工程地質(zhì)、土力學(xué)和工程性質(zhì)等諸多方面的特點(diǎn)，解決黃土地區(qū)的各種實(shí)際工程問題為主要目的。黃土高原濕陷性黃土地基是巖土工程的一分支，主要闡述這黃土高原6

通過該課程的學(xué)習(xí)，具備一般工程地質(zhì)與土力學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)，了解濕陷性黃土產(chǎn)生的地質(zhì)與環(huán)境原因，掌握濕陷性和其他特殊性的內(nèi)在機(jī)理，以及黃土性質(zhì)的土工測試方法，達(dá)到能解決實(shí)際工程問題等目的，具備在黃土地區(qū)從事巖土工程設(shè)計(jì)、勘察、施工和監(jiān)理等方面的工作的技能。黃土高原通過該課程的學(xué)習(xí)，具備一般工程地質(zhì)與土力學(xué)知識(shí)的7

黃土高原黃土高原8

黃土柱－黃土的垂直節(jié)理

黃土柱－黃土的垂直節(jié)理9

黃土高原黃土高原10

大型濕陷性黃土試驗(yàn)大型濕陷性黃土試驗(yàn)11

灰土墊層灰土墊層12

灰土墊層灰土墊層13

樁基礎(chǔ)－靜力壓樁樁基礎(chǔ)－靜力壓樁14濕陷性黃土地基-ppt課件15

樁基礎(chǔ)－開挖現(xiàn)場樁基礎(chǔ)－開挖現(xiàn)場16濕陷性黃土地基-ppt課件17濕陷性黃土地基-ppt課件18濕陷性黃土地基-ppt課件19濕陷性黃土地基-ppt課件20濕陷性黃土地基-ppt課件21濕陷性黃土地基-ppt課件22濕陷性黃土地基-ppt課件23第一章黃土的成因、土層和分布

1.1黃土及其成因

1.1.1黃土的含義黃土是一種第四紀(jì)地質(zhì)歷史時(shí)期干旱氣候條件下的沉積物。黃土是一種特殊性土。以0.05~0.01mm的粒級(jí)含量（粉粒）為主，這是黃土有別于其它沉積物的一個(gè)重要特點(diǎn)，不同地區(qū)黃土的塑性指數(shù)Ip一般在8.37~12.29之間。從顆粒級(jí)配上看，黃土一般應(yīng)屬于粉土或粉質(zhì)粘土。但從土的力學(xué)與工程性質(zhì)上看，黃土又區(qū)別于一般的粉土和粉質(zhì)粘土。

第一章黃土的成因、土層和分布

1.1黃土及其成因

1.124這些特性決定了黃土的土力學(xué)及工程意義和地位，對(duì)黃土地區(qū)工程建設(shè)具有重要影響。劉東生等在1965年指出：以風(fēng)力搬運(yùn)堆積未經(jīng)次生擾動(dòng)的、無層理的、黃色粉質(zhì)富含碳酸鹽并具有大孔隙的土狀沉積物稱之為黃土。即以分布在山西、陜西和甘肅等地構(gòu)成黃土高原的黃土作為代表。風(fēng)力搬運(yùn)堆積之外的其它成因的黃色的、又常常有層理和砂、礫石層的粉狀沉積物稱之為黃土狀巖石。

這些特性決定了黃土的土力學(xué)及工程意義和地位，對(duì)黃土地區(qū)工程建25

黃土應(yīng)具備以下全部特征：（1）為風(fēng)力搬運(yùn)沉積，無層理；（2）顏色以黃色、褐黃色為主，有時(shí)呈灰黃色；（3）顆粒組成以粉粒為主，含量一般在60%以上，幾乎沒有粒徑大于0.25mm的顆粒；（4）富含碳酸鈣鹽類；（5）垂直節(jié)理發(fā)育；（6）一般有肉眼可見的大孔隙。黃土應(yīng)具備以下全部特征：26

當(dāng)缺少其中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)特征時(shí)，稱為黃土狀土或次生黃土，滿足所有特征的稱為原生黃土或典型黃土。一般將原生黃土和次生黃土統(tǒng)稱為黃土。1.1.2黃土成因主要的成因假說有風(fēng)成說（圖1.1）、水成說、土壤說（殘積說）和多成因說。

當(dāng)缺少其中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)特征時(shí)，稱為黃土狀土或次27濕陷性黃土地基-ppt課件281.風(fēng)成說將黃土劃分為所謂“原生黃土”和“次生黃土”兩類。凡是由風(fēng)力吹飏（yáng

）和搬運(yùn)而成的黃土，就叫“原生黃土”（通常稱之為黃土），原生黃土經(jīng)過二次搬運(yùn)（沖積、洪積等）形成的黃土叫“次生黃土”，即“黃土狀土”。即在干旱的大陸性氣候作用下，高度風(fēng)化的黃土物質(zhì)被風(fēng)吹向沙漠的邊緣地區(qū)，當(dāng)遇到異向風(fēng)或降雨時(shí)沉落于地面，經(jīng)風(fēng)化成土作用而形成黃土。

濕陷性黃土地基-ppt課件29風(fēng)成說的主要依據(jù)為：（1）黃土顆粒很細(xì)、質(zhì)地均勻；（2）黃土的母巖成分復(fù)雜與原有地層的成分無關(guān)；（3）黃土的地形，與其下伏基巖地形有一致性，隨地形起伏而起伏；（4）黃土在山坳里，一律有覆蓋；（5）我國黃土和沙漠、戈壁順遞相連；（6）我國黃土具坡向性埋藏特征，在迎風(fēng)面堆積的量大，在背風(fēng)面則堆積得少些；（7）黃土層厚度有時(shí)很大，具有多層古土壤，有陸生動(dòng)、植物化石，且多為干旱草原型動(dòng)物。

風(fēng)成說的主要依據(jù)為：302.水成說水成說可分為沖積說、坡積說、洪積說等。

黃土中的顆粒，是暴雨及臨時(shí)水流從山坡及小沖溝沖涮搬運(yùn)而來。沿平原分布，呈寬廣的覆蓋層，其寬度和厚度在短距離內(nèi)隨地形而變化。

陜西高原黃土來自上游大小盆地，黃土沉積物堆積成階地形狀，在大陸性的干旱氣候條件下，這些沉積物在風(fēng)化和塵土作用下形成黃土。2.水成說水成說可分為沖積說、坡積說、洪積說等。313.土壤（殘積）說土壤（殘積）說認(rèn)為，黃土是經(jīng)過空氣、水和植物強(qiáng)烈改造的冰川塵土而生成的殘積物，這些冰川物質(zhì)是由冰水帶沉積在寬闊的盆地和河谷中生成的。黃土在干燥氣候條件下，可在原地由各種細(xì)土（含碳酸鹽）及巖石，經(jīng)風(fēng)化作用和成壤作用形成。該學(xué)說提出的“黃土化作用”被普遍接受。

3.土壤（殘積）說土壤（殘積）說認(rèn)為，黃土是經(jīng)過空氣、水和324.多成因說

多成因說是俄羅斯人А.М.Жирмунский（A.М.日爾蒙斯基）提出的，他認(rèn)為歐洲黃土是綜合因素作用的結(jié)果。在黃土形成的每一個(gè)階段中，當(dāng)時(shí)的氣候條件、自然地理?xiàng)l件及各種形成沉積物的因素，都能影響黃土形成。根據(jù)成因他把黃土分為兩種：黃土組和黃土狀巖石組。張宗祜（hù）是我國多成因說的代表，他把中國黃土及黃土狀土根據(jù)地質(zhì)-地理環(huán)境及其分布特征，做了如下成因類型劃分：4.多成因說多成因說是俄羅斯人А.М.Жирм33（1）山前邊緣帶——在山前地帶的前緣，呈連續(xù)狹長分布，厚度在10m左右。成因類型有沖積-洪積，洪積。（2）高原地區(qū)——大面積連續(xù)分布，高程在1000m以上，厚度極大，100~250m。成因類型有坡積-洪積，洪積，坡積，沖積。（3）山間盆地區(qū)——在山間小型盆地，厚度幾米到幾十米。成因類型有沖積-洪積，沖積。（4）河谷平原區(qū)——在大中型河流的河谷內(nèi)，呈長條連續(xù)分布，構(gòu)成河谷階地及河谷沖積平原。成因類型只有沖積。（5）高山坡地——不連續(xù)的片狀分布，高程在2000m左右，厚度10m以下。成因類型有殘積，殘積-坡積。（1）山前邊緣帶——在山前地帶的前緣，呈連續(xù)狹長分布，厚度在34黃土成因復(fù)雜的原因：一是黃土本身的復(fù)雜性，它的獨(dú)特的性質(zhì)（大孔隙、粉土成分占優(yōu)勢等），而這些性質(zhì)是第四紀(jì)其他沉積物所不具備的；二是對(duì)黃土含義的理解不同。同一種土體有人認(rèn)為是黃土，有人認(rèn)為是黃土狀沉積；三是研究方法和研究區(qū)域的限制，也妨礙對(duì)黃土成因的認(rèn)識(shí)。以局部的研究結(jié)果推斷全部黃土的成因顯然是不合適的。黃土成因復(fù)雜的原因：351.2黃土的地貌特征

1.2.1黃土地貌研究的意義及研究內(nèi)容由特殊的風(fēng)的地質(zhì)作用搬運(yùn)和堆積的黃土及部分流水地質(zhì)作用所形成的黃土狀沉積所掩蓋堆積的地貌稱為黃土地貌。黃土地貌與黃土區(qū)工程地質(zhì)性質(zhì)有著密切的關(guān)系，所反映的工程地質(zhì)性質(zhì)很不相同。我國西北地區(qū)，特別是黃河中游地區(qū)發(fā)育著著稱于世的第四紀(jì)陸相黃土堆積，分布廣，厚度大，地層完整。如著名的黃土高原就是在高原地形上幔蓋黃土而得以命名的。

1.2黃土的地貌特征

1.2.1黃土地貌研究的意義及研究內(nèi)36黃土高原水文地質(zhì)問題的研究，一般集中在地表水土流失和地下水的開發(fā)利用兩個(gè)方面，這是涉及到黃土高原治理及國土整治的重大問題。

在環(huán)境地質(zhì)研究方面，黃土地貌（包括現(xiàn)代地貌、古地貌及基底地貌）是研究黃土高原古環(huán)境特征及環(huán)境變遷的重要資料。如西安白鹿塬靠近灞河兩側(cè)的邊緣是滑坡活動(dòng)和集中的地區(qū)。黃土高原水文地質(zhì)問題的研究，一般集中在37

黃土地貌研究的內(nèi)容主要有：

（1）查明黃土的巖性及成因并進(jìn)行地層劃分；（2）查明黃土堆積前的基底地貌，這是黃土地貌形成的基礎(chǔ)和前提，在一定程度上反映了現(xiàn)代黃土地貌的基本類型；（3）查明新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)、幅度和方向；（4）進(jìn)行地貌的劃分和成因分類。濕陷性黃土地基-ppt課件381.2.2黃土地貌的劃分黃土地貌的劃分原則主要有形態(tài)分類原則、成因分類原則及形態(tài)-成因的組合分類原則。

1.按形態(tài)和規(guī)模分類（1）大型地貌主要類型有黃土梁峁（mǎo）

、黃土塬、黃土覆蓋河谷區(qū)、黃土覆蓋山間盆地及黃土覆蓋山麓（lù）傾斜平原區(qū)等。1）黃土梁峁區(qū)：其特點(diǎn)是黃土地層厚，黃土顆粒較粗，膠結(jié)疏松。主要分布在六盤山以西及延安以北地區(qū)。

1.2.2黃土地貌的劃分黃土地貌的劃分原則主要有形態(tài)分類原392）塬地貌區(qū)：地形平緩，地層連續(xù)性強(qiáng)，黃土厚度在130~150m之間。

3）黃土覆蓋河谷地貌區(qū)：不同高度的河流階地，其上覆蓋著黃土，階地越高，黃土地層越厚越全。

4）山間盆地地貌區(qū)：有河流貫穿其中，黃土厚度不大。

5）山麓傾斜平原區(qū)：在天山、祁連山、昆侖山等大山系北麓，有緩傾帶狀洪積平原，其上有較薄的黃土覆蓋層。2）塬地貌區(qū)：地形平緩，地層連續(xù)性強(qiáng)，黃土厚度在130~140（2）中型地貌

按形態(tài)分有黃土塬、黃土梁、黃土峁及黃土掌地與杖地等。1）黃土塬：黃土高原區(qū)被黃土覆蓋面積較大的平坦地面，是黃土高原特有的保存完好的廣闊的平坦地面，塬面寬度不一。黃土塬按地貌單元和位置可劃分為黃土塬（典型塬）和黃土臺(tái)塬（渭北塬）兩種。2）黃土梁：是黃土高原一種長條狀延伸的尖頂或平頂壟崗地形，是黃土堆古梁狀地形的繼承地貌，也有黃土塬被侵蝕分割的蝕余地貌。

（2）中型地貌按形態(tài)分有黃土塬、黃土梁、黃土峁及黃土掌地與413）黃土峁：由黃土覆蓋成孤立的或成群的渾圓形地形，直徑數(shù)十米或數(shù)百米的為多，斜坡較陡，平均為10~20°。

（3）小型地貌最常見的次一級(jí)地貌類型。主要形態(tài)有黃土垂直節(jié)理受侵后殘留的黃土柱；在黃土緩坡的低洼地點(diǎn)，常有黃土漏斗形成等。

3）黃土峁：由黃土覆蓋成孤立的或成群的渾圓形地形，直徑數(shù)十米422.按成因分類

主要有堆積地貌、侵蝕地貌、剝蝕地貌、物理地貌及氣候地貌等。（1）堆積地貌指由堆積作用形成的黃土地貌，隨外力作用方式不同有風(fēng)積的和沖、洪積的。（2）侵蝕地貌在堆積地貌基礎(chǔ)之上或在其形成過程中由侵蝕作用再改造而成。（3）剝蝕地貌以剝蝕作用為主形成的地貌，是黃土沉積后或沉積過程中，經(jīng)受以風(fēng)為主，有流水、重力作用影響的地質(zhì)作用產(chǎn)物。

2.按成因分類431.2.3我國黃土高原地貌的基本特征黃土高原的黃土底層發(fā)育較好，面積大，地層完整，層序清楚，地貌類型多，構(gòu)成了黃土高原地貌的基本特點(diǎn)。黃土高原地貌形態(tài)可以分為黃土塬、黃土梁、黃土峁、黃土階地及黃土盆地。黃土高原地貌劃分以下幾個(gè)地貌區(qū)：六盤山以西梁峁區(qū)和以東梁峁區(qū)；黃土高原中部及南部的塬區(qū)及臺(tái)塬區(qū)；山間盆地區(qū)及河谷階地區(qū)。

六盤山以東、呂梁山以西的甘肅慶陽—陜西甘泉—山西吉縣一線以北為黃土高原面積最大的梁峁區(qū)。1.2.3我國黃土高原地貌的基本特征黃土高原的黃土底層發(fā)育441.3．黃土的地層中國黃土形成經(jīng)歷了整個(gè)地質(zhì)年代的第四紀(jì)時(shí)期，從第四紀(jì)更新世Q1

開始，直到現(xiàn)在各個(gè)時(shí)期都有堆積。六盤山是現(xiàn)代黃河中游氣候的分界線，也是黃土形成過程中的古氣候分界線。

各層黃土形成年代和成因如表1.1我國黃土地層的典型剖面如圖1-11.3．黃土的地層中國黃土形成經(jīng)歷了整個(gè)地質(zhì)年代的第四紀(jì)時(shí)期45濕陷性黃土地基-ppt課件46濕陷性黃土地基-ppt課件471.早更新世Q1黃土（午城黃土）簡稱Q1黃土，形成于距今70~120萬年之間。其標(biāo)準(zhǔn)剖面首先在山西省隰（xí）縣午城鎮(zhèn)找到，故又稱午城黃土。色淡棕，顯微紅，比離石黃土深。粒度成分以粉粒為主，質(zhì)地較均勻，質(zhì)密堅(jiān)實(shí)，低壓縮性，無濕陷性。分布較少，一般在古地形低洼的地方能見到，厚40~100m。

1.早更新世Q1黃土（午城黃土）482.中更新世Q2黃土（離石黃土）簡稱Q2黃土，形成于距今10～70萬年之間。其標(biāo)準(zhǔn)剖面首先在山西省離石縣找到，故又稱離石黃土。粒度成分以粉粒為主，質(zhì)地均勻，致密，分上下兩部

，共厚50~70m，在黃河中游最后可達(dá)170m，為該地區(qū)黃土地層的主體。

2.中更新世Q2黃土（離石黃土）493.晚更新世Q3黃土（馬蘭黃土）簡稱Q3黃土，形成于距今0.5～10萬年之間。其標(biāo)準(zhǔn)剖面首先在北京西柏齋堂村馬蘭山谷的階地上找到，故又稱馬蘭黃土。粒度成分以粉粒為主，質(zhì)地較均勻，但較疏松，有肉眼可見的大孔，具濕陷性或強(qiáng)烈濕陷性，分上下兩部。3.晚更新世Q3黃土（馬蘭黃土）504.全新世Q4黃土簡稱Q4黃土，形成于距今5千年內(nèi)。土質(zhì)疏松，肉眼可見大孔，具濕陷性。底部有厚0.7~1.3m的黑壚（lú）土。厚度較薄，為3~8m，最厚可達(dá)15~20m，分兩個(gè)亞層。

黃土的地層結(jié)構(gòu)與其所在地貌位置及古時(shí)氣候環(huán)境有很大關(guān)系，不同的地貌單元、地層層序有所不同，將二者結(jié)合起來才能理解地層在區(qū)域上的變化。

4.全新世Q4黃土51如洛川坡頭剖面（圖1-3），在塬地層區(qū)，地層層序完整，古土壤色鮮明，哺乳類化石多，是中國黃土區(qū)的典型剖面，厚130m。如洛川坡頭剖面（圖1-3），在塬地層區(qū)，地層層序完整，古土壤52如陜西彬縣高渠-候家砭（biān

）涇河河谷剖面（圖1-4），在黃土高原的大河流及其支流的4-6級(jí)階地中，黃土覆蓋在各級(jí)階地上，階地愈老，地層愈全，此剖面可是河谷階地地層層序的代表。如陜西彬縣高渠-候家砭（biān）涇河河谷剖面（圖1-4）531.4黃土的分布及中國黃土分區(qū)

1.4.1黃土分布全球黃土的分布很廣，面積達(dá)1300

萬平方公里，約占地球陸地總面積的9.3%。各大洲黃土覆蓋占其總面積的比例分別為：歐洲7%，北美5%，南美10%。亞洲3%，在澳大利亞和北非地區(qū)也有零星分布。

我國黃土分布面積約為63

萬多平方公里，占世界黃土分布總面積的4.9%左右。主要分布在北緯33~47度之間，以34~45度之間最為發(fā)育。

1.4黃土的分布及中國黃土分區(qū)

1.4.1黃土分布全球黃土54黃土堆積厚度以我國的最大，黃河中游的黃土塬厚度可達(dá)400m

以上。歐洲中部地區(qū)的黃土厚度只有幾米，超過10m的很少。我國濕陷性黃土的分布面積約占我國黃土分布總面積的60%左右，大部分分布在黃河中游地區(qū)。黃土堆積厚度以我國的最大，黃河中游的黃土塬厚度可達(dá)400m551.4.2我國濕陷性黃土的分區(qū)

《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025-2004）根據(jù)我國黃土的特征，從工程地質(zhì)角度出發(fā)，提出了《中國濕陷性黃土工程地質(zhì)分區(qū)略圖》。它將中國濕陷性黃土工程地質(zhì)分為七區(qū)（其中又細(xì)分為十二個(gè)亞區(qū)），這七個(gè)區(qū)是：Ⅰ—隴西地區(qū)，Ⅱ—隴東-陜北-晉西地區(qū)，Ⅲ—關(guān)中地區(qū)，Ⅳ—山西-冀（jì）北地區(qū)，Ⅴ—河南地區(qū)，Ⅵ—冀魯?shù)貐^(qū)，Ⅶ—邊緣地區(qū)。規(guī)范列出了各區(qū)和亞區(qū)濕陷性黃土的物理性質(zhì)指標(biāo)和特征描述（見表1-2）。1.4.2我國濕陷性黃土的分區(qū)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》56第二章黃土的基本性質(zhì)黃土的性質(zhì)包括物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)和工程性質(zhì)。力學(xué)性質(zhì)和工程性質(zhì)受前者及黃土的微結(jié)構(gòu)特征的影響。黃土的基本性質(zhì)既有其普遍性的一面，又有在地域分布、地貌和地層分布上的特點(diǎn)。第二章黃土的基本性質(zhì)黃土的性質(zhì)包括物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)和工程572.1.1黃土的骨架顆粒及其接觸關(guān)系

1.黃土中的骨架顆粒及其形態(tài)黃土中的骨架顆粒主要是大于0.005mm的碎屑顆粒，大于0.01mm的“粗粉砂顆?！笔菢?gòu)成黃土結(jié)構(gòu)骨架的基本材料；另外，在黃土中還常常見到一種特殊的骨架顆?！＃Ｓ晌⒓?xì)顆粒聚集而成的，具有一定的剛性，也起著骨架支撐作用。黃土中的碎屑顆粒主要有石英、長石、碳酸鹽礦物、角閃石和輝石類礦物等。2.1.1黃土的骨架顆粒及其接觸關(guān)系

1.黃土中的骨架顆58黃土中的骨架顆粒的形態(tài)，尤其是磨圓程度直接影響著黃土的物理力學(xué)性質(zhì)。黃土中的集粒是由大量的細(xì)粒碎屑和少量的粘粒物質(zhì)由微晶碳酸鹽膠結(jié)而成，普遍存在于黃土中，是黃土的主要微結(jié)構(gòu)特征之一。集粒大小相差懸殊，在0.007~0.2mm之間。集粒具有一定剛度，在黃土浸水受力發(fā)生變形過程中，集粒本身一般不易變形或被破壞。黃土中的骨架顆粒的形態(tài)，尤其是磨圓程度直接影響著黃土的物理力592.黃土中的骨架顆粒的接觸關(guān)系骨架顆粒接觸關(guān)系是指骨架顆粒在空間上的賦存狀態(tài)，即排列方式。黃土的顆粒連接關(guān)系可分為點(diǎn)接觸和面膠結(jié)兩種形式。點(diǎn)接觸一般在剛性集?；蛩樾碱w粒之間，顆粒直接接觸，接觸面很小。點(diǎn)接觸連接一般出現(xiàn)在氣候干旱的西北地區(qū)，連接強(qiáng)度主要是接觸形成的原始內(nèi)聚力和由鹽晶膜形成的固化內(nèi)聚力。

2.黃土中的骨架顆粒的接觸關(guān)系骨架顆粒接觸關(guān)系是指骨架顆粒60點(diǎn)接觸接觸面積小，連接點(diǎn)處平均應(yīng)力大，水浸入時(shí)，部分鹽晶溶解，削弱了連接點(diǎn)強(qiáng)度，因而在較小壓力下，顆粒間連接就遭破壞。面膠結(jié)是指顆粒間接觸面積大，具有較大強(qiáng)度，被水浸濕后，其殘余強(qiáng)度比點(diǎn)接觸要高，浸水不會(huì)發(fā)生濕陷。從我國黃土地區(qū)的分布來看，一般趨勢是西北地區(qū)以點(diǎn)接觸連接占優(yōu)勢，東南部地區(qū)是以面膠結(jié)接觸占優(yōu)勢。點(diǎn)接觸接觸面積小，連接點(diǎn)處平均應(yīng)力大，水浸入時(shí)，部分鹽晶溶解612.1.2黃土的孔隙特征

黃土孔隙率一般為42~55%，孔隙比一般為0.8~1.2。

1.黃土孔隙的成因分類按成因可將黃土孔隙分為粒間孔隙、粘粒間孔隙、團(tuán)塊間孔隙、晶粒間孔隙、根洞、蟲孔、節(jié)理和裂隙及溶蝕孔洞等。黃土骨架顆粒組成的格架之間的空間稱為粒間孔隙，它是碎屑顆粒之間，碎屑顆粒與集粒之間，也可以是集粒之間的孔隙，也叫原生孔隙，是黃土孔隙的主體，占到黃土孔隙總量的45~84%。

注：土的孔隙率是指土中孔隙體積與土的總體積的百分比?？紫侗仁侵竿量紫恫糠值捏w積與土固體部分的體積比。2.1.2黃土的孔隙特征

黃土孔隙率一般為42~55%，孔62粒間孔隙又可分為支架孔隙和鑲嵌孔隙，支架孔隙指骨架顆粒松散堆積，相互支架構(gòu)成的孔隙，鑲嵌孔隙是指骨架顆粒互相穿插、緊密堆積所形成的孔隙。當(dāng)水浸入土體，削弱了顆粒間的連接強(qiáng)度，在一定壓力作用下，支架結(jié)構(gòu)迅速瓦解，孔隙周圍的顆粒陷入孔內(nèi)，重新組合，緊密排列，構(gòu)成新的孔隙，由此產(chǎn)生的沉陷叫濕陷現(xiàn)象。粒間孔隙又可分為支架孔隙和鑲嵌孔隙，支架孔隙指骨架顆粒松散堆63粘粒間孔隙是指在黃土中起膠結(jié)作用的粒徑小于0.005mm的粘粒間的孔隙，它還包括存在于土體中起骨架作用的集粒內(nèi)的孔隙。根洞、蟲孔及鼠穴統(tǒng)稱為生物孔隙。節(jié)理與裂隙屬宏觀構(gòu)造，已超出孔隙的范疇，但它是黃土最普遍而特殊的性質(zhì)。粘粒間孔隙是指在黃土中起膠結(jié)作用的粒徑小于0.005mm的粘64黃土節(jié)理的成因類型有：（1）原生閉合垂直節(jié)理。（2）張開垂直節(jié)理。（3）次生張開垂直節(jié)理。（4）原生閉合斜節(jié)理或交叉節(jié)理。（5）風(fēng)化節(jié)理。裂隙是沿著一個(gè)面伸展的孔隙，是土體濕干變化、膨脹收縮的結(jié)果形成的裂隙。裂隙一般發(fā)育在粘性較高的黃土中。黃土節(jié)理的成因類型有：652.黃土孔隙的大小分類黃土孔隙可按大小分為四類：（1）大孔隙，孔隙半徑＞0.016mm；（2）中孔隙，孔隙半徑0.016~0.004mm；（3）小孔隙，孔隙半徑0.004~0.001mm；（4）微孔隙，孔隙半徑＜0.001mm。見表2-1

黃土高原黃土孔隙特征一覽表2.黃土孔隙的大小分類黃土孔隙可按大小分為四類：66表2-1列出黃土高原的孔隙類型、特征、分布規(guī)律及其與濕陷性的關(guān)系。變化規(guī)律是由黃土的顆粒成分、顆粒組合排列方式、生物氣候條件及風(fēng)化成土作用等因素決定的。表2-1列出黃土高原的孔隙類型、特征、分布規(guī)律及其與濕陷性672.1.3黃土中膠結(jié)物類型及膠結(jié)類型

黃土中的主要膠結(jié)物是粘土礦物和碳酸鈣。富含碳酸鈣是黃土的一大特征。碳酸鈣在土中的形式主要有三種：（1）原生碎屑顆粒，只起骨架顆粒作用，不起膠結(jié)作用；（2）再生結(jié)晶體，它們富集于鈣結(jié)核或大孔壁附近，雖能局部膠結(jié)一些顆粒，但并不是普遍存在于黃土中，對(duì)黃土濕陷性影響不大；（3）微晶粉末，均勻分布在黃土中，將細(xì)碎屑膠結(jié)成集?；蚰z結(jié)在其表面。2.1.3黃土中膠結(jié)物類型及膠結(jié)類型

黃土中的主要膠結(jié)物是68從膠結(jié)物質(zhì)的賦存形態(tài)上區(qū)分，大致可分為薄膜狀、填隙狀和聚集狀三種類型：（1）薄膜狀膠結(jié)物：（2）填隙狀膠結(jié)物：（3）聚集狀膠結(jié)物：不同類型的膠結(jié)物聚集，主要與黃土中的粘粒和鹽類含量有關(guān)。黃土的膠結(jié)就是黃土中各個(gè)骨架顆粒由細(xì)粒膠結(jié)材料相互連接起來，構(gòu)成整個(gè)土體的過程。從膠結(jié)物質(zhì)的賦存形態(tài)上區(qū)分，大致可分為薄膜狀、填隙狀和聚集狀69黃土的膠結(jié)類型分為以下三種：（1）接觸式膠結(jié)（2）接觸-基底式膠結(jié)（3）基底式膠結(jié)2.1.4黃土的微結(jié)構(gòu)分類采用不同的研究手段，并從不同角度對(duì)我國黃土的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，表2-2

給出了其主要分類的相互對(duì)應(yīng)關(guān)系。表2-2我國黃土微結(jié)構(gòu)類型黃土的膠結(jié)類型分為以下三種：70濕陷性黃土地基-ppt課件712.2黃土的基本物理化學(xué)性質(zhì)它主要包括土的粒度成分、可塑性、含水量和孔隙比等。黃土的物理性質(zhì)指標(biāo)與濕陷性質(zhì)有很大關(guān)系，對(duì)工程有一定實(shí)際意義。2.2.1粒度成分粒度組成之不同粒徑的顆粒在沉積物中所占的比例，通常采用重量百分?jǐn)?shù)表示。我國一些主要濕陷性黃土地區(qū)黃土的粒度組成如表2-3。2.2黃土的基本物理化學(xué)性質(zhì)72由表可以看出，黃土以粉粒為主，其含量可達(dá)60%以上，0.05～0.01mm

的粗粉粒含量對(duì)黃土來說至關(guān)重要，粒徑小于0.005mm的粘粒含量在一定程度上決定著黃土的物理力學(xué)性質(zhì)。在西安等關(guān)中一帶，粘粒含量一般在20～29%左右。表2-3濕陷性黃土的粒度組成粒徑小于0.002mm的顆粒屬于粘粒及膠體粒級(jí)的范疇。由表可以看出，黃土以粉粒為主，其含量可達(dá)60%以上，0.0573我國各地不同層位的黃土都有大體相同的粒度組成。各地黃土或黃土狀土都以粗粉粒（0.05～0.01mm）顆粒含量最高，常在40%以上。黃土高原黃土粒度分布特征明顯受近南北向的六盤山和呂梁山的影響。六盤山和呂梁山將黃土高原分為近南北向的三部分：六盤山以西的西部地區(qū)，呂梁山以東的東部地區(qū)，其間的廣闊地區(qū)為中部地區(qū)。我國各地不同層位的黃土都有大體相同的粒度組成。74西安處于黃土高原南部邊緣，黃土顆粒細(xì)，細(xì)砂含量低，一般不超過10%，粘粒含量很高，一般為25~29%。我國黃土的粒度分布有如下特點(diǎn)：（1）我國黃土自西往東黃土粒度成分的變化特點(diǎn)是：西（六盤山以西，即隴西地區(qū)）粘粒少，中（六盤山和呂梁山之間，即隴東-陜北地區(qū)和關(guān)中地區(qū)）粘粒增多，東（呂梁山以東和河南地區(qū)）則粘粒下降或持平。

西安處于黃土高原南部邊緣，黃土顆粒細(xì)，細(xì)砂含量低，一般不超過75（2）在六盤山和呂梁山之間（北部邊緣地區(qū)、隴東-陜北地區(qū)和關(guān)中地區(qū)）的南北帶內(nèi)，黃土粒度中北部砂粒多，自北往南砂粒含量漸減，粘粒相應(yīng)增多，至南部的關(guān)中地區(qū)粘粒含量可達(dá)25%或更高，這一規(guī)律不同程度地適用于不同時(shí)代的黃土。（2）在六盤山和呂梁山之間（北部邊緣地區(qū)、隴東-陜北地區(qū)和關(guān)762.2.2可塑性濕陷性黃土的液限和塑限含水量分別在20~35%和14~21%之間變化，塑性指數(shù)為3.3~17.5，大多數(shù)在9~12左右。

液限是決定黃土力學(xué)性質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，當(dāng)液限在30%以上時(shí)，黃土的濕陷性較弱，且多為非自重濕陷性。而液限小于30%時(shí)，則濕陷性一般較強(qiáng)烈。關(guān)中地區(qū)的自重濕陷性黃土，液限很少有超過30%的。液限wL：是指土的流動(dòng)狀態(tài)與可塑狀態(tài)的界限含水量。塑限wp：指土的可塑狀態(tài)與半固態(tài)的界限含水量。塑性指數(shù)Ip：指液限和塑限的差值。2.2.2可塑性液限wL：是指土的流動(dòng)狀態(tài)與可塑狀態(tài)的界限77表2-4列出了不同地區(qū)黃土的液限wL

、塑限wp和塑性指數(shù)Ip

，土的塑性指標(biāo)顯示了與黃土的粒度成分相似的區(qū)域性規(guī)律及差異，無論是自西向東或自北往南，黃土的液限變化顯著。表2-4列出了不同地區(qū)黃土的液限wL、塑限wp和塑性指數(shù)78濕陷系數(shù)是判定黃土濕陷性地定量指標(biāo)，由室內(nèi)壓縮實(shí)驗(yàn)測定。

式中，hp指保持天然濕度和結(jié)構(gòu)的試樣，加至一定壓力時(shí)，下沉穩(wěn)定后的高度（mm）；hp′指加壓穩(wěn)定后的試樣，在浸水作用下，附加下沉穩(wěn)定后的高度（mm）；h0是指試樣的原始高度（mm）。我國黃土地區(qū)以濕陷系數(shù)是否大于或等于0.015作為判定黃土濕陷性的界限值。濕陷系數(shù)是判定黃土濕陷性地定量指標(biāo)，由室內(nèi)壓縮實(shí)驗(yàn)測定。792.2.3孔隙比和干重度

孔隙比和干重度是衡量黃土密實(shí)度的重要指標(biāo)，與土的濕陷性有較明顯的關(guān)系。一般情況下，干重度小，孔隙比大時(shí)，濕陷性強(qiáng)，反之，干重度大，孔隙比小時(shí)，濕陷性弱。濕陷性黃土干重度范圍在1.14~1.69g/cm3之間

。注：土的干重度是指單位體積土體中固體顆粒的重量。孔隙比是指土孔隙部分的體積與土固體部分的體積比。2.2.3孔隙比和干重度

孔隙比和干重度是衡量黃土密實(shí)度的80孔隙比在反映黃土的壓縮性和濕陷性等力學(xué)-工程性質(zhì)上是一項(xiàng)非常靈敏、非常有用的物理性質(zhì)指標(biāo)。在某一定值壓力的作用下，黃土的孔隙比越大，濕陷系數(shù)也越大。對(duì)全新世或晚更新世黃土，孔隙比在0.85~1.24

時(shí)常具濕陷性，大多在1.0~1.1

之間，當(dāng)孔隙比小于0.8

時(shí)，一般不具濕陷性?？紫侗仍诜从滁S土的壓縮性和濕陷性等力學(xué)-工程性質(zhì)上是一項(xiàng)非常812.2.4含水量

濕陷性黃土的天然含水量在3.3~25.3%之間變化，其大小與場地的地下水位深度和年降雨量有關(guān)。在多數(shù)情況下，黃土的天然含水量都較低。就同一土層而言，含水量在我國黃土的主要分布區(qū)的西部和北部較低，往東和往南逐漸增高。注：土體中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量的百分比被稱為土的含水量w。2.2.4含水量

濕陷性黃土的天然含水量在3.3~25.382

黃土的天然含水量與孔隙比一樣是反映黃土的壓縮性和濕陷性的非常靈敏的物理性質(zhì)指標(biāo)。以含水量和孔隙比為一方，壓縮性和濕陷性為另一方，它們的關(guān)系非常密切。

含水量越低，則濕陷性越強(qiáng)烈，隨著含水量的增大，濕陷性逐漸減弱。當(dāng)黃土的天然含水量超過25%時(shí)，就不再具有濕陷性，而其壓縮性則剛好相反。

黃土的天然含水量與孔隙比一樣是反映黃土的壓縮性83圖2-1反映不同天然含水量的黃土試樣的濕陷系數(shù)δs

與壓力P

的關(guān)系曲線。由圖可見，隨著含水量的增大，δs~P關(guān)系曲線向右移動(dòng)，在低壓力下的濕陷系數(shù)減小，即引起黃土的結(jié)構(gòu)開始劇烈破壞所需的壓力（濕陷起始?jí)毫Γ┳兇?。圖2-1反映不同天然含水量的黃土試樣的濕陷系數(shù)δs與壓力842.2.5黃土的化學(xué)性質(zhì)黃土的化學(xué)性質(zhì)對(duì)黃土的力學(xué)與工程性質(zhì)有一定影響，主要包括黃土的礦物成分、化學(xué)成分和成巖作用。1.礦物成分我國黃土中礦物常超過30種。黃土的礦物成分包括粗礦物成分（＞0.005mm）和粘土礦物成分（＜0.005mm）。多礦物性是黃土的特點(diǎn)，其中一般含有40

種以上的粗礦物；黃土中輕礦物（比重＜2.9）的含量一般大于90%以上，有四、五種，主要有石英、長石、碳酸鹽礦物及白云母等。黃土中粘土礦物以伊利石為主要組分，還有高嶺石、蒙脫石、綠泥石等。

2.2.5黃土的化學(xué)性質(zhì)852.化學(xué)成分西北濕陷性黃土的化學(xué)成分中，以SiO2

及Al2O3

和Fe2O2

含量高，是黃土中的主要成分，它們與黃土中的石英和長石等含量高有關(guān)。SiO2存在于有粗顆粒到膠粒的各級(jí)粒組中，鈣、鎂呈固態(tài)或液態(tài)存在于黃土中，為重要膠結(jié)物。2.化學(xué)成分西北濕陷性黃土的化學(xué)成分中，以SiO2及Al863.可溶鹽類黃土中可溶鹽類主要有以下三類：（1）易溶鹽類，包括氯化物鹽類、易溶的硫酸鹽及碳酸鹽等；（2）中溶鹽類，以石膏為代表；（3）難溶鹽類，主要為碳酸鈣。當(dāng)黃土中含有較多的易溶鹽時(shí)，會(huì)引起土體的溶解性、膨脹性、滲透性的變化，當(dāng)易溶鹽類被溶解流走后就會(huì)改變土體的穩(wěn)定性、強(qiáng)度及透水性。3.可溶鹽類黃土中可溶鹽類主要有以下三類：87石膏為中溶鹽類，在水中的溶解度較低，石膏在土中常呈固體結(jié)晶形態(tài)存在。碳酸鈣為典型的難溶鹽，占全部碳酸鹽的90%以上，碳酸鎂占10%以下。碳酸鈣在黃土中的賦存狀態(tài)有三種：⑴原始物質(zhì)中帶有的碳酸鈣，其顆粒大小和粉土一樣；⑵在黃土成土過程中形成的碳酸鈣，多呈微集粒散布在黃土中；黃土中的碳酸鈣含量很高，但其溶解度很小，常對(duì)土體起膠結(jié)和骨架作用，增大土體的強(qiáng)度。⑶在黃土形成后，由于淋濾作用富集在一起，往往以四種形式出現(xiàn)。石膏為中溶鹽類，在水中的溶解度較低，石膏在土中常呈固體結(jié)晶形884.成巖作用黃土在原始物質(zhì)堆積后，即開始成巖作用，首先進(jìn)行黃土化作用，即在生物及氣候的共同作用下，使粉土物質(zhì)呈疏松的膠結(jié)狀態(tài)，并保留了粒間孔隙及根洞、蟲孔和鼠穴等較大的孔洞。當(dāng)沉積層逐漸加厚，由于自重壓力及碳酸鹽的淋濾下移富集，呈現(xiàn)出沉積時(shí)代越老，壓實(shí)及膠結(jié)程度越深。4.成巖作用黃土在原始物質(zhì)堆積后，即開始成巖作用，首先進(jìn)行892.3黃土的一般力學(xué)性質(zhì)

黃土的一般力學(xué)性質(zhì)包括壓縮性、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、強(qiáng)度特性及其動(dòng)力特性。2.3.1黃土的壓縮性

壓縮性是指在外力作用下土體體積縮小的性質(zhì)，是土體在荷載的作用下產(chǎn)生變形的特性，土的壓縮是由于孔隙體積減小引起的。土的壓縮隨時(shí)間而增長的過程，稱為土的固結(jié)。土的壓縮性的大小可以用壓縮性指標(biāo)表示，如壓縮系數(shù)a、壓縮指數(shù)Cc、壓縮模量Es等。2.3黃土的一般力學(xué)性質(zhì)黃土的一般力學(xué)性質(zhì)包90壓縮試驗(yàn)時(shí)，用金屬環(huán)刀切取保持天然結(jié)構(gòu)的原狀土樣，并置于圓筒形壓縮容器的剛性護(hù)環(huán)內(nèi)，土樣上下各墊有一塊透水石，土樣受壓后土中水可以自由排出。壓縮曲線是室內(nèi)土的壓縮試驗(yàn)成果，它是土的孔隙比與所受壓力的關(guān)系曲線。壓縮性不同的土，其壓縮曲線的形狀是不一樣的。曲線愈陡，說明隨著壓力的增加，土孔隙比的減小愈顯著，因而土的壓縮性愈高。壓縮試驗(yàn)時(shí)，用金屬環(huán)刀切取保持天然結(jié)構(gòu)的原狀土樣，并置于圓筒91壓縮曲線可按兩種方式繪制，一種是采用普通直角坐標(biāo)繪制的e-p曲線，在常規(guī)試驗(yàn)中，一般按p=50、100、200、300、400kPa五級(jí)加荷；另一種的橫坐標(biāo)則取p的常用對(duì)數(shù)取值，即采用半對(duì)數(shù)直角坐標(biāo)紙繪制成曲線。壓縮曲線可按兩種方式繪制，一種是采用普通直角坐標(biāo)繪制的e-p92壓縮系數(shù)是指壓縮曲線上任一點(diǎn)的切線（或割線）斜率a，它表示相應(yīng)于壓力p作用下土的壓縮性。由于e—p呈曲線關(guān)系，即壓縮系數(shù)是應(yīng)力的函數(shù)，隨應(yīng)力大小、應(yīng)力變化的區(qū)間的變化而變化，并不是常量。壓縮系數(shù)是指壓縮曲線上任一點(diǎn)的切線（或割線）斜率a，它表示相93土的e-p曲線改繪成半對(duì)數(shù)壓縮曲線e-logp曲線時(shí)，它的后段接近直線，其斜率Cc為：

式中，Cc稱為土的壓縮指數(shù)。土的e-p曲線改繪成半對(duì)數(shù)壓縮曲線e-logp曲線時(shí)，它的94壓縮模量Es是指土在完全側(cè)限條件下，豎向附加壓應(yīng)力與相應(yīng)的應(yīng)變?cè)隽恐戎?，根?jù)e-p曲線可以求算。

式中，a表示土的壓縮系數(shù)，kPa-1或MPa-1；Es表示土的壓縮模量，MPa。壓縮模量越大，表明土在同一壓力變化范圍內(nèi)土的壓縮變形越小，則土的壓縮性越低；反之，Es越小，表示土的壓縮性越高。壓縮模量Es是指土在完全側(cè)限條件下，豎向附加壓應(yīng)力與相應(yīng)的應(yīng)951.黃土的壓縮性特點(diǎn)計(jì)算地基沉降量時(shí)，必須取得土的壓縮性指標(biāo)，用室內(nèi)試驗(yàn)或原位試驗(yàn)來測定。判斷黃土壓縮性高低的標(biāo)準(zhǔn)與一般粘性土相同:當(dāng)a1-2≥0.5MPa-1時(shí)，為高壓縮性；1.0MPa-1≤a1-2

＜0.5MPa-1時(shí)，為中等壓縮性；a1-2

＜1.0MPa-1時(shí)，為低壓縮性；我國各地濕陷性黃土的壓縮系數(shù)一般在0.1~1.0MPa-1之間變化。

1.黃土的壓縮性特點(diǎn)計(jì)算地基沉降量時(shí)，必須取得土的壓縮性指96表2-5列出了一組不同時(shí)代黃土的壓縮系數(shù)值。從表可以看出黃土壓縮性的三個(gè)基本特點(diǎn)：表2-5列出了一組不同時(shí)代黃土的壓縮系數(shù)值。97（1）在天然含水量下，黃土的壓縮性一般是不高的或是低壓縮性的，黃土試樣層位愈深愈是如此。（2）在飽和狀態(tài)下，黃土的壓縮性有很大增高。（3）黃土試樣的壓縮系數(shù)隨試驗(yàn)壓力的增高有增有減。在天然含水量狀態(tài)下和飽和狀態(tài)下，不同時(shí)代有所不同。濕陷性黃土地基-ppt課件98黃土的壓縮性和濕陷性都受含水量的影響。由圖2-2可見，黃土試樣含水量不高時(shí)，具有低的壓縮性和高的浸水飽和濕陷性。隨著含水量逐漸增高，壓縮性相應(yīng)地增大而飽和時(shí)的濕陷性減小。

黃土試樣一增一減的過程最終于含水量接近飽和時(shí)達(dá)到最大限度。就是含水量的重要影響和隨著含水量的增減而變的黃土的壓縮性與濕陷性之間的相互消長關(guān)系。黃土的壓縮性和濕陷性都受含水量的影響。由圖2-2可見，黃土試992.黃土的欠壓密性欠壓密土可分為兩類，即一般欠壓密土和有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的欠壓密土。飽和粘性土在上覆自重作用下，滲透固結(jié)尚未完成，土體中的超靜孔隙水壓力沒有完全消散，上覆土重量由作用在土骨架上的有效應(yīng)力和孔隙水壓力共同承擔(dān)，這種粘性土稱為“一般欠壓密土”，即飽和土體的“欠固結(jié)土”。

2.黃土的欠壓密性欠壓密土可分為兩類，即一般欠壓密土和有結(jié)100另一類是結(jié)構(gòu)性土，它在上覆土自重作用下的固結(jié)過程也未完成，但沒有孔隙水壓力，上覆土的重量也由土骨架承擔(dān)。它的結(jié)構(gòu)性表現(xiàn)在其具有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，壓縮曲線（e-logp曲線）形狀類似于超固結(jié)土，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度類似于超固結(jié)土中的“先期固結(jié)壓力”

。對(duì)黃土的大孔隙結(jié)構(gòu)當(dāng)顆粒間的固化聯(lián)結(jié)在一定條件下被破壞，就會(huì)發(fā)生強(qiáng)度的突然降低和體積的突變。另一類是結(jié)構(gòu)性土，它在上覆土自重作用下的固結(jié)過程也未完成，但1012.3.2黃土的強(qiáng)度黃土的強(qiáng)度除與土的顆粒組成、礦物成分、粘粒含量等有關(guān)外，主要取決于土的含水量和密實(shí)程度。含水量越低，密實(shí)程度越高，則強(qiáng)度越大。土的粘聚力分成兩部分，即原始粘聚力和固化粘聚力。原始粘聚力來源于顆粒間的靜電力和范德華力，粘粒含量多，土越密實(shí)，顆粒間距離越近，單位面積上土粒間接觸點(diǎn)多，則原始粘聚力越大。

2.3.2黃土的強(qiáng)度黃土的強(qiáng)度除與土的顆粒組成、礦物成分、102固化粘聚力決定于存在于土顆粒間的膠結(jié)物質(zhì)的膠結(jié)作用，

土生成年代越久，固化粘聚力越強(qiáng)。天然含水量低的黃土，由于存在架空結(jié)構(gòu)，密度低，原始粘聚力較小，而固化粘聚力較大。受水浸濕后產(chǎn)生膠溶作用以致固化粘聚力減弱甚至喪失，強(qiáng)度降低，引起濕陷。固化粘聚力決定于存在于土顆粒間的膠結(jié)物質(zhì)的膠結(jié)作用，土生成1031.黃土的含水量與抗剪強(qiáng)度的關(guān)系土的抗剪強(qiáng)度：是指土體抵抗剪切破壞的極限能力。土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)由顆粒間的內(nèi)摩擦力以及由膠結(jié)物和水膜的分子引力所產(chǎn)生的粘聚力共同組成。土體破壞通?？蓺w于剪切破壞，剪切破壞是由土體中的剪應(yīng)力達(dá)到抗剪強(qiáng)度所引起的。含水量對(duì)土的抗剪強(qiáng)度的影響很大。這種影響主要表現(xiàn)在黃土的粘聚力c

隨含水量的增高而減小上；內(nèi)摩擦角φ也受影響，但影響次之。1.黃土的含水量與抗剪強(qiáng)度的關(guān)系土的抗剪強(qiáng)度：是指土體抵抗104

不同干密度時(shí)含水量對(duì)黃土抗剪強(qiáng)度的影響可由表2-6說明。當(dāng)黃土的天然含水量低于塑限時(shí)，含水量變化對(duì)強(qiáng)度影響最大；當(dāng)含水量超過塑限時(shí)，抗剪強(qiáng)度降低幅度?。划?dāng)超過飽和含水量時(shí)，抗剪強(qiáng)度變化不大。不同干密度時(shí)含水量對(duì)黃土抗剪強(qiáng)度的影響可由表2105圖2-3為黃土的粘聚力與由土樣所在的層位深度所代表的自重應(yīng)力的大致關(guān)系。由圖可見，隨著黃土層位的加深（和時(shí)代的久遠(yuǎn)），粘聚力相應(yīng)增大。在六盤山以東的地區(qū)黃土的粘聚力比六盤山以西的為高。圖2-3天然含水量下黃土的內(nèi)摩擦角與層位的關(guān)系圖2-3為黃土的粘聚力與由土樣所在的層位深度所代表的自重應(yīng)1062.黃土的抗剪強(qiáng)度特性

（1）飽和黃土的不固結(jié)不排水剪（UU）特性飽和黃土的UU試驗(yàn)在固結(jié)階段和剪切階段均打開排水閥門，土體不固結(jié)，孔壓不消散。整個(gè)試驗(yàn)過程中，土樣的體積、孔隙比、含水量和密度均不會(huì)發(fā)生變化，不論圍壓σ3多大，根據(jù)飽和土體密度-有效應(yīng)力-抗剪強(qiáng)度唯一關(guān)系，破壞莫爾園大小不變，因此，強(qiáng)度包線為公切于破壞莫爾園的水平線，即φu=0，不排水剪強(qiáng)度cu=(σ1—σ3)/2，2.黃土的抗剪強(qiáng)度特性

（1）飽和黃土的不固結(jié)不排水剪（U107如圖2-4，飽和黃土破壞莫爾園大小不變，強(qiáng)度包線為公切于破壞莫爾園的水平線，即φu=0，不排水剪強(qiáng)度cu的大小取決于土體先前的固結(jié)歷史，先期固結(jié)壓力越大，cu越大。如圖2-4，飽和黃土破壞莫爾園大小不變，強(qiáng)度包線為公切于破壞108非飽和黃土試樣在進(jìn)行不固結(jié)不排水試驗(yàn)時(shí)，土中的氣體壓縮或溶于水，土最后接近飽和，其強(qiáng)度包線如圖2-5所示。非飽和部分的強(qiáng)度指標(biāo)為不排水剪強(qiáng)度cu、φu的大小隨土含水量大小而不同，飽和部分φu=0。

非飽和黃土試樣在進(jìn)行不固結(jié)不排水試驗(yàn)時(shí)，土中的氣體壓縮或溶于109（2）原狀黃土的固結(jié)排水剪特性圖2-6原狀黃土的固結(jié)排水剪強(qiáng)度包線和應(yīng)力路徑。原狀黃土在天然狀態(tài)下具有較大的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，當(dāng)固結(jié)圍壓小于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，其強(qiáng)度特性近似超固結(jié)土，應(yīng)力路徑為AB，當(dāng)固結(jié)應(yīng)力超過結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，強(qiáng)度特性近似正常固結(jié)土。原狀黃土強(qiáng)度包線有兩部分組成，前半段受結(jié)構(gòu)強(qiáng)度制約，存在一個(gè)粘聚力coc，后半段的延長線通過原點(diǎn)，應(yīng)力路徑為CD。（2）原狀黃土的固結(jié)排水剪特性原狀黃土強(qiáng)度包線有兩部分組成，110（3）黃土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)是圍壓σ3=0

的三軸試驗(yàn)。在天然含水量狀態(tài)下，黃土具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，土的時(shí)代越早期結(jié)構(gòu)強(qiáng)度越大。無側(cè)限抗壓強(qiáng)度用抗剪強(qiáng)度表示，還可用無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu

來表示。圖2-7為土的自重應(yīng)力ps和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu

的關(guān)系，它們近似成平行關(guān)系。（3）黃土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度圖2-7為土的自重應(yīng)力ps和無1112.4黃土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系黃土受力后首先產(chǎn)生彈性變形，其次為塑性變形。彈性變形和塑性變形是材料受力后兩個(gè)不同的變形階段。由于應(yīng)力平衡方程和應(yīng)變、位移關(guān)系的幾何方程與材料物理性質(zhì)無關(guān)，所以，土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系成為主要的研究任務(wù)。2.4黃土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系黃土受力后首先產(chǎn)生彈性變形，其次為112土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系通常通過常規(guī)三軸剪切試驗(yàn)（σ1＞σ2=σ3）取得，表現(xiàn)為硬化型和軟化型。硬化型強(qiáng)度（q）隨垂直應(yīng)力增大而增大；軟化型，首段強(qiáng)度(q)隨垂直應(yīng)力增大而增大，為硬化段，達(dá)到峰值強(qiáng)度（qp）后，強(qiáng)度隨垂直應(yīng)力增大而減小，為軟化段。峰值強(qiáng)度（qp

）和相應(yīng)的峰值應(yīng)變（εp）隨圍壓（σ3）而變化。土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系通常通過常規(guī)三軸剪切試驗(yàn)（σ1＞σ2=σ3）1132.4.1原狀黃土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線原狀黃土有較大的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系隨成因時(shí)代和受力狀態(tài)不同，一般可分為三種類型五種形式，如圖2-8。

當(dāng)σ3

小于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線呈軟化型或弱硬化型；當(dāng)σ3大于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線一般呈強(qiáng)硬化型。當(dāng)圍壓等于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線呈理想塑性型。這些現(xiàn)象表明，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和圍壓對(duì)黃土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線有較大影響。2.4.1原狀黃土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線原狀黃土有較大的結(jié)構(gòu)強(qiáng)1142.4.2飽和黃土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線飽和黃土是由于地下水位上升或地面水浸入使其達(dá)到飽和的。飽和黃土的特點(diǎn)是高含水量、高壓縮性、低強(qiáng)度。對(duì)飽和黃土進(jìn)行的四種應(yīng)力路徑試驗(yàn)，即常規(guī)固結(jié)不排水剪（CU）、常規(guī)固結(jié)排水剪（CD）、和等應(yīng)力比剪（K=σ3/σ1）的試驗(yàn)結(jié)果，不同應(yīng)力路徑飽和黃土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線形式有很大差異，如圖2-9~2-12。2.4.2飽和黃土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線飽和黃土是由于地下水位115圖2-9飽和黃土CU試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變曲線

CU的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線均為弱軟化型，隨著圍壓σ3

的增大軟化程度略有減小，峰值提高，與其相應(yīng)的應(yīng)變值隨σ3

的增大而增大。圖2-9飽和黃土CU試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變曲線CU的應(yīng)力116圖2-10飽和黃土CD

試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變曲線

圖2-12飽和黃土等壓（p）CD

試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變曲線

CD與p=常數(shù)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線大致相似，均屬硬化型，剪切過程中均發(fā)生體縮，但固結(jié)排水剪的體縮在不同圍壓下的變化幅度較小，且變化次序與非飽和土相反。圖2-10飽和黃土CD圖2-12飽和黃土等壓（p）CD117圖2-11飽和黃土等應(yīng)力比（K）CD試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變曲線

K=常數(shù)試驗(yàn)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線較特殊，曲線的起始段較陡直，應(yīng)變較小，近似線性應(yīng)變關(guān)系。當(dāng)荷載達(dá)到一定水平時(shí)，曲線上出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)（屈服點(diǎn)），此后位移略平呈直線段，隨后轉(zhuǎn)向陡立，強(qiáng)度重新隨應(yīng)變而增大。圖2-11飽和黃土等應(yīng)力比（K）CD試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變曲線1182.4.2擠密黃土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線在濕陷性黃土地區(qū)，為了消除濕陷性，常采用擠密類型的地基處理方法，如灰土擠密樁、CFG樁、DDC樁等。對(duì)擠密黃土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線的研究，可以更深入地了解濕陷性消除的力學(xué)機(jī)理。圖2-13和圖2-14分別為擠密黃土的常規(guī)三軸固結(jié)排水剪試驗(yàn)和等應(yīng)力比K=常數(shù)的試驗(yàn)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線。2.4.2擠密黃土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線在濕陷性黃土地區(qū)，為了119圖2-13擠密黃土（Q3）的CD試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變曲線

由擠密黃土固結(jié)排水剪試驗(yàn)的結(jié)果可知其變形性狀特點(diǎn)：在不同圍壓下的固結(jié)排水剪的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線都為弱硬化型，接近正常固結(jié)土特性，其破壞強(qiáng)度比原狀黃土高。圖2-13擠密黃土（Q3）的CD試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變曲線120圖2-14黃土（K=常數(shù)）的應(yīng)力應(yīng)變曲線

圖2-13分別給出了原狀黃土和擠密黃土在K=常數(shù)試驗(yàn)條件下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線。

原狀黃土的等應(yīng)力比試驗(yàn)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線近似于飽和黃土。當(dāng)K＞0.4

時(shí)，曲線明顯分為三段，曲線上的兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)可分別被看作弱化點(diǎn)和強(qiáng)化點(diǎn)，分別標(biāo)志原始結(jié)構(gòu)的喪失和新結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的形成。

擠密黃土等應(yīng)力比試驗(yàn)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，曲線上只有一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的強(qiáng)度比相同K值的原狀黃土強(qiáng)度高。K＜0.3

的等應(yīng)力比試驗(yàn)曲線，平均應(yīng)力p

增長慢，有較長的流塑段，強(qiáng)化段未出現(xiàn)。圖2-14黃土（K=常數(shù)）的應(yīng)力應(yīng)變曲線圖2-11212.5非飽和黃土力學(xué)與黃土的結(jié)構(gòu)性濕陷性黃土常是含水量較小的非飽和土，其特殊的性質(zhì)實(shí)質(zhì)上是黃土浸濕時(shí)，它的結(jié)構(gòu)性和非飽和性共同影響的結(jié)果。就一般情況來說，非飽和土通常具有顯著的結(jié)構(gòu)性。因此，在非飽和土中，結(jié)構(gòu)性和非飽和性常常共同影響著土的力學(xué)特性。2.5非飽和黃土力學(xué)與黃土的結(jié)構(gòu)性濕陷性黃土常是含水量較小1222.5.1黃土的非飽和性非飽和土就是土的孔隙中既存在有孔隙水，也有孔隙氣，而氣相的存在是它的性質(zhì)復(fù)雜的主要原因。非飽和土力學(xué)研究的基本問題主要指滲透特性、變形特性和強(qiáng)度特性。非飽和土中氣相和液相的交界面稱為收縮膜。在收縮膜的氣相一邊，壓力ua

為正值，在液相一邊，壓力uw

為負(fù)值，二者之間的差值（ua—uw

）常被稱之為的吸力s。吸力s是非飽和土本質(zhì)特征的力學(xué)反映，是區(qū)別于飽和土土力學(xué)的基本特征。2.5.1黃土的非飽和性非飽和土就是土的孔隙中既存在有孔隙1231.土水特征曲線常用土水特征曲線（SWCC）（圖2-15）表示非飽和土的吸力特性，它是基質(zhì)吸力與土的濕度狀態(tài)之間的關(guān)系，也稱為吸力狀態(tài)曲線。由增濕與減濕過程得到的土水特征曲線又分別稱為浸濕曲線（干燥增濕曲線）與干燥曲線（飽和減濕曲線），后者高于前者，二者形成滯回圈形態(tài)，反映了非飽和土增、減濕時(shí)由于水前進(jìn)與撤退時(shí)，水同土顆粒接觸角的不同而引起的瓶頸效應(yīng)影響。影響土水特征曲線的因素很多，主要有固結(jié)壓力、孔隙比等。1.土水特征曲線1242.非飽和土的有效應(yīng)力對(duì)于飽和土，它的變形和強(qiáng)度問題都由太沙基Terzaghi

（1883～1963，美籍現(xiàn)代土力學(xué)的創(chuàng)始人）提出的有效應(yīng)力來控制，即由土骨架所承受的力決定，它是作用在土體上的總應(yīng)力和孔隙水壓力的差值，這個(gè)原理成為土力學(xué)的基石。在非飽和土中，作為土變形和強(qiáng)度問題基礎(chǔ)的應(yīng)力特性仍是土力學(xué)有待解決的問題，其主要問題就是還沒有解決非飽和土的應(yīng)力狀態(tài)變量的問題。最有名的描述非飽和土應(yīng)力特征的貝肖普

Bishop（1959）提出過有效應(yīng)力方程式中參數(shù)c與土的飽和度有關(guān)，其取值范圍為0~1，收縮膜的氣相一邊，壓力ua

為正值，在液相一邊，壓力uw

為負(fù)值，但Bishop公式在研究中發(fā)現(xiàn)很多問題。2.非飽和土的有效應(yīng)力對(duì)于飽和土，它的變形和強(qiáng)度問題都由太125在貝肖普

Bishop以后，弗雷德隆德Fredlund（“非飽和土之父”加拿大教授）

的雙應(yīng)力變量理論在非飽和土中得到了廣泛應(yīng)用。雙應(yīng)力狀態(tài)變量用凈總應(yīng)力（σ-ua

）和基質(zhì)吸力（ua

-uw）作為兩個(gè)獨(dú)立的應(yīng)力狀態(tài)變量來描述非飽和土中的應(yīng)力狀態(tài)。凈總應(yīng)力與土的流體特性、濕度密切相關(guān)，基質(zhì)吸力與土的骨架、結(jié)構(gòu)、密度有密切關(guān)系。黃土濕陷性是力和水共同作用下土體結(jié)構(gòu)破壞的結(jié)果。在較低壓力下黃土逐漸浸水時(shí)，濕陷變形也很??；若壓力較大時(shí)逐漸浸水，結(jié)構(gòu)完全破壞；而當(dāng)壓力在增加到直接使土原始結(jié)構(gòu)破壞、新的結(jié)構(gòu)已形成時(shí)逐漸浸水，則浸水過程中孔隙氣壓力基本保持不變。這說明了黃土濕陷過程是內(nèi)因（土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度）和外因（力和水）共同起作用的過程。在貝肖普Bishop以后，弗雷德隆德Fredlund（1263.非飽和土的強(qiáng)度特性非飽和土有效應(yīng)力概念遠(yuǎn)較飽和土要復(fù)雜，其抗剪強(qiáng)度特性及影響因素不能簡單用飽和土的強(qiáng)度理論。非飽和土的抗剪強(qiáng)度τff等于土飽和時(shí)抗剪強(qiáng)度τfs

與非飽和土基質(zhì)吸力對(duì)抗剪強(qiáng)度的貢獻(xiàn)τs

吸附強(qiáng)度之和，即τff=τfs+τs=c+(σ-ua)tanφ′+τs

在收縮膜的氣相一邊，壓力ua

為正值3.非飽和土的強(qiáng)度特性非飽和土有效應(yīng)力概念遠(yuǎn)較飽和土要復(fù)雜127飽和土的抗剪強(qiáng)度可用庫倫公式表示，故非飽和土抗剪強(qiáng)度的研究主要集中在吸附強(qiáng)度的表示方法和表達(dá)形式上，其中以貝肖普

Bishop表達(dá)式和弗雷德隆德

Fredlund表達(dá)式（即雙應(yīng)力變量的強(qiáng)度表達(dá)式）最為著名。它們分別為式中參數(shù)c與土的飽和度有關(guān)，其取值范圍為0~1，在收縮膜的氣相一邊，壓力ua

為正值，在液相一邊，壓力uw為負(fù)值；

弗雷德隆德

Fredlund非飽和土強(qiáng)度公式的關(guān)鍵是假設(shè)了一個(gè)與基質(zhì)吸力成正比的吸附強(qiáng)度，并引入?yún)?shù)φb。飽和土的抗剪強(qiáng)度可用庫倫公式表示，故非飽和土抗剪強(qiáng)度的研究主128綜上所述，當(dāng)代的非飽和土力學(xué)把吸力作為各種土性特征的紐帶，它的定性定量特性決定著非飽和上的應(yīng)力特性、滲透特性、強(qiáng)度特性、變形特性和固結(jié)特性。由于賦予了吸力重要的作用，再加上吸力測定上的難度，使得現(xiàn)代非飽和土力學(xué)建立在較為脆弱的基礎(chǔ)上。

綜上所述，當(dāng)代的非飽和土力學(xué)把吸力作為各種土性特征的紐帶，它129

土的結(jié)構(gòu)性是指構(gòu)成土體的顆粒形狀、大小、表面特征、定量的比例關(guān)系，空間上的排列狀態(tài)以及骨架顆粒與膠結(jié)物的膠結(jié)形式，孔隙的形態(tài)、大小、數(shù)量以及分布情況。在力學(xué)性質(zhì)上表現(xiàn)為土體保持原結(jié)構(gòu)狀態(tài)不被破壞的能力，結(jié)構(gòu)的破壞表現(xiàn)為力學(xué)性質(zhì)的突變（或脆性破壞）。研究土的結(jié)構(gòu)性，就是研究原狀土與其相應(yīng)的飽和及重塑土在力學(xué)特性表現(xiàn)上的差異。

2.5.2黃土的結(jié)構(gòu)性土的結(jié)構(gòu)性是指構(gòu)成土體的顆粒形狀、大小、表面特征130結(jié)構(gòu)性是非飽和黃土的另一個(gè)重要特性，是黃土的濕陷性的基礎(chǔ)。黃土的變形與濕陷與黃土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的喪失相對(duì)應(yīng)。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度喪失，對(duì)于變形，主要來自外荷引起的應(yīng)力對(duì)于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的超載；對(duì)于濕陷，則主要來自于土中非水穩(wěn)膠結(jié)力的破壞和吸力（非飽和性）的減小以及由此而引起的對(duì)水穩(wěn)性膠結(jié)力和摩阻力的超載。結(jié)構(gòu)性是非飽和黃土的另一個(gè)重要特性，是黃土的濕陷性的基礎(chǔ)。131黃土發(fā)生濕陷的外因是浸水與壓力，內(nèi)因是它的特殊結(jié)構(gòu)性，即黃土顆粒的排列方式和黃土顆粒的聯(lián)結(jié)方式。對(duì)土結(jié)構(gòu)性的研究包括微觀結(jié)構(gòu)的研究和土力學(xué)特性和工程特性方面的研究。我國在20世紀(jì)60年代初提出了“結(jié)構(gòu)是顆粒排列的規(guī)律性和顆粒間聯(lián)結(jié)性質(zhì)的規(guī)律性的統(tǒng)稱，結(jié)構(gòu)性可分為結(jié)構(gòu)和粘聚性兩部分，前者屬幾何特征，后者是土的各相間的作用對(duì)顆粒位移的阻力”

等等論述。黃土發(fā)生濕陷的外因是浸水與壓力，內(nèi)因是它的特殊結(jié)構(gòu)性，即黃土132從機(jī)理上說，土的結(jié)構(gòu)性包括聯(lián)結(jié)和排列兩個(gè)方面。通過擾動(dòng)和浸水破壞土結(jié)構(gòu)，使土結(jié)構(gòu)釋放出來，同時(shí)反映土顆粒聯(lián)結(jié)可穩(wěn)性和顆粒排列可變性的定性量化指標(biāo)，是土結(jié)構(gòu)性研究的一個(gè)方向，可將結(jié)構(gòu)性參數(shù)與土的變形和強(qiáng)度相聯(lián)系。在外加荷載作用下，隨著應(yīng)變發(fā)展，原狀土體內(nèi)部顆粒排列和膠結(jié)結(jié)構(gòu)發(fā)生調(diào)整，原生結(jié)構(gòu)逐漸破壞，次生結(jié)構(gòu)逐漸生成。通過原狀土、重塑擾動(dòng)和浸水飽和可分別使原狀土由膠結(jié)作用、土粒空間排列、水膜吸力作用所表現(xiàn)出的結(jié)構(gòu)勢釋放。

從機(jī)理上說，土的結(jié)構(gòu)性包括聯(lián)結(jié)和排列兩個(gè)方面。1332.6新近堆積黃土新近堆積黃土，由于堆積年代很短（一般為幾十年至幾百年），其工程性質(zhì)與一般堆積黃土的性質(zhì)有較大的差別，主要表現(xiàn)在較大的壓縮性和較低的承載力上。在現(xiàn)場鑒別新近堆積黃土，應(yīng)符合下列要求：1．堆積環(huán)境：黃土塬、梁、峁的坡腳，斜坡后緣，沖溝兩側(cè)及出口處的洪積扇，山坡前堆積地帶，河道轉(zhuǎn)彎處內(nèi)側(cè)，平原上被掩埋的洼地等地。2.6新近堆積黃土新近堆積黃土，由于堆積年代很短（一般為幾1342．顏色：灰黃、黃褐、棕褐，常相雜或相間。3．結(jié)構(gòu)：土質(zhì)不均、結(jié)構(gòu)松散、大孔排列雜亂。?；煊袔r性不一的土塊，多蟲孔和植物根孔，銑挖容易。4．包含物：常含有機(jī)質(zhì)，斑狀或條狀氧化鐵；有的混砂、礫或巖石碎屑；有的混有磚瓦陶瓷碎片或朽木片等人類活動(dòng)的遺物，在大孔壁上常有白色鈣質(zhì)粉末。

2．顏色：灰黃、黃褐、棕褐，常相雜或相間。135當(dāng)現(xiàn)場鑒別不明確時(shí)，可按下列方法幫助判定：1．在50~150kPa壓力段變形較大，小壓力下具高壓縮性。2．利用判別式判定R=－68.45e+10.98a－7.16γ+1.18wR0=－154.80當(dāng)R>R0

時(shí)，可將該土判為新近堆積黃土。式中，e—土的孔隙比；a—土的壓縮系數(shù)（MPa-1），宜取50~150kPa或0~100kPa壓力下的大值；w—土的天然含水量（%）；γ—土的重度（kN/m3）。當(dāng)現(xiàn)場鑒別不明確時(shí)，可按下列方法幫助判定：136第三章黃土的濕陷性及其評(píng)價(jià)濕陷性黃土是一種特殊土，在黃土地區(qū)進(jìn)行工程勘察與設(shè)計(jì)時(shí)，首先考慮和解決的問題就是對(duì)黃土、場地及地基的濕陷性評(píng)價(jià)。3.1黃土的濕陷機(jī)理和區(qū)域特征3.1.1黃土的濕陷機(jī)理濕陷性黃土在一定壓力作用下，濕度增加到某種程度時(shí)產(chǎn)生突然的塌陷，這種現(xiàn)象叫濕陷。

第三章黃土的濕陷性及其評(píng)價(jià)137濕陷性是黃土及黃土狀土具有強(qiáng)烈水敏性在變形方面的一種具體體現(xiàn)。黃土濕陷性的發(fā)生有其內(nèi)在因素和外在原因兩個(gè)方面。內(nèi)因主要體現(xiàn)在黃土本身的物質(zhì)組成（包括顆粒組成、礦物成分和化學(xué)成分）和其結(jié)構(gòu)，是濕陷性的根本原因。外因主要是水和壓力的作用。濕陷性是黃土及黃土狀土具有強(qiáng)烈水敏性在變形方面的一種具體體現(xiàn)138黃土結(jié)構(gòu)體系的強(qiáng)度主要取決于連接點(diǎn)的數(shù)目和強(qiáng)度，而連接點(diǎn)的強(qiáng)度來源主要包括以下幾個(gè)方面（1）上覆荷重傳遞到連接點(diǎn)上的有效法向應(yīng)力；（2）粒間毛管彎液面所派生的粒間法向應(yīng)力；（3）粒間接觸面上存在的干摩擦或膜摩擦阻力；（4）接觸點(diǎn)處凝聚的少量膠凝物質(zhì)的分子引力。

黃土結(jié)構(gòu)體系的強(qiáng)度主要取決于連接點(diǎn)的數(shù)目和強(qiáng)度，而連接點(diǎn)的強(qiáng)139含水量增加將大大削弱粒間連接強(qiáng)度。外因--水是通過以上這些內(nèi)因起作用的。黃土的濕陷變形是在荷載和水的共同作用下，黃土的固化凝聚力破壞，連接強(qiáng)度減弱，粒間架空結(jié)構(gòu)體系失去穩(wěn)定，土粒重新排列，骨架顆粒充填到架空孔隙中，從而產(chǎn)生明顯的變形。黃土濕陷變形的機(jī)理有許多假說，它們從不同的側(cè)面或某一個(gè)方面揭示了黃土濕陷的原因。含水量增加將大大削弱粒間連接強(qiáng)度。外因--水是通過以上這些內(nèi)140（1）固化凝聚力降低或消失假說：在水膜楔入作用和膠結(jié)物溶解作用下，固化凝聚力受到破壞，同時(shí)也破壞了土的結(jié)構(gòu)，因而發(fā)生濕陷。如果固化凝聚力由碳酸鈣、石膏和其它水溶鹽類膠結(jié)所形成，則遇水后就會(huì)降低，甚至喪失。在濕陷的過程中，水有兩個(gè)作用，即水薄膜楔入和水的溶解作用。（2）毛管假說：在非飽和黃土中，存在相鄰?fù)令w?？紫吨锌紫端涂紫稓饨唤缣幍谋砻鎻埩?，水氣交界面兩側(cè)的壓力之差形成吸力。當(dāng)水浸入土體使土體飽和時(shí)，吸力就會(huì)消失，因而也會(huì)對(duì)濕陷產(chǎn)生一定影響。（3）粘土粒膨脹假說：濕陷性黃土中，如含有多量的伊利石與蒙脫石等粘土顆粒時(shí)，遇水后在小荷重作用下，很快吸附水分而膨脹，導(dǎo)致土結(jié)構(gòu)破壞。（1）固化凝聚力降低或消失假說：在水膜楔入作用和膠結(jié)物溶解141（4）欠壓密理論：在干燥少雨的條件下，大氣降水浸濕帶（圖3-1中a-a線）的厚度常小于蒸發(fā)影響帶（圖3-1中b-b線）的厚度。在降水期，a-a線以上土體含水量較高，處于最優(yōu)壓密條件，但由于自重壓力小，不能得到有效壓密。隨著黃土繼續(xù)堆積，a-a線提高，在新的a-a線與b-b線之間的土層，大氣降水影響不到，但蒸發(fā)過程繼續(xù)進(jìn)行。由于水分減少，鹽類析出，膠體凝結(jié)，產(chǎn)生了固化內(nèi)聚力，因而成為欠壓密土。如此循環(huán)使得欠壓密土堆積越來越厚，一旦水浸入較深，固化內(nèi)聚力消失，就產(chǎn)生濕陷。濕陷性黃土地基-ppt課件142（5）黃土濕陷的結(jié)構(gòu)性學(xué)說：黃土濕陷性問題可由黃土濕陷變形的結(jié)構(gòu)理論從本質(zhì)上說明。黃土濕陷的根本原因是黃土具有粒狀架空結(jié)構(gòu)體系，在力和水的共同作用下架空結(jié)構(gòu)破壞形成的濕陷變形。（5）黃土濕陷的結(jié)構(gòu)性學(xué)說：1433.1.2黃土濕陷性的影響因素濕陷性是黃土及黃土狀土的主要工程特性之一，影響黃土濕陷性的因素可歸結(jié)為內(nèi)因和外因兩個(gè)方面。內(nèi)因主要是由于土本身的物質(zhì)成分（指顆粒組成、礦物成分和化學(xué)成分）、結(jié)構(gòu)及含水量，外因則是水和壓力的作用。

1．黃土微結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上，黃土是由許多單粒和集合體共同組成，而粘粒、腐殖質(zhì)、易溶鹽與水形成的“溶液”，與淀積在該處的碳酸鈣、硫酸鈣一起形成膠結(jié)物，其聚集的形式隨地區(qū)而不同，差異較大。

3.1.2黃土濕陷性的影響因素濕陷性是黃土及黃土狀土的主要144不同濕陷類型的黃土的結(jié)構(gòu)單元中水穩(wěn)性集粒的類型和含量不同。

在壓力作用和濕陷發(fā)生過程中，黃土的集粒也會(huì)發(fā)生不同程度的變化。不同濕陷類型的黃土，其大于0.05mm的水穩(wěn)性集粒的含量不同，作為結(jié)構(gòu)類型也就不同；黃土浸水后其水穩(wěn)性集粒被破壞的越多，濕陷性表現(xiàn)越強(qiáng)。不同濕陷類型的黃土的結(jié)構(gòu)單元中水穩(wěn)性集粒的類型和含量不同。1452．黃土物質(zhì)成分黃土中粘粒含量越多，濕陷性越弱，有時(shí)與小于0.001mm

顆粒的含量及其賦存狀態(tài)有關(guān)。在粘粒含量中，對(duì)濕陷性影響較大的是小于0.001mm

的顆粒含量，就賦存狀態(tài)來看，主要看黃土粘粒是否均勻分布于骨架顆粒之間，若粘?；痉植加诠羌茴w粒之間，則能起到很好的“膠結(jié)”作用。對(duì)黃土濕陷性有明顯影響的化學(xué)成分主要是碳酸鈣、石膏與其它易溶鹽的含量及其賦存狀態(tài)。

2．黃土物質(zhì)成分黃土中粘粒含量越多，濕陷性越弱，有時(shí)與小于01463．孔隙比在某一定值壓力的作用下，黃土的孔隙比越大，濕陷系數(shù)也越大。黃土孔隙比與黃土濕陷性的定量關(guān)系仍是需要研究的問題。一方面黃土類土的工程性質(zhì)不僅與孔隙的總體積有關(guān)，而且與孔隙的大小和形狀密切相關(guān)。另一方面決定黃土濕陷性的還有土的微結(jié)構(gòu)和物質(zhì)條件因素。

3．孔隙比在某一定值壓力的作用下，黃土的孔隙比越大，濕陷系數(shù)1474．含水量在干旱半干旱地區(qū)黃土的含水量一般處于偏低或過低的狀態(tài)，即存在著不同程度的負(fù)孔隙水壓力效應(yīng)，有時(shí)能達(dá)到很高的值，它在土浸水的瞬間表現(xiàn)為土的崩解。它是土對(duì)浸水濕陷的“靈敏度”的一種合理解釋。

4．含水量在干旱半干旱地區(qū)黃土的含水量一般處于偏低或過低的狀1483.1.3黃土濕陷的區(qū)域特征現(xiàn)行《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》