黄土工程地质所有内容
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重点1、复习指导下册子重点2、《工程地质》复习要点第一章绪论一、工程地质学及其研究内容1、研究工程活动与地质环境相互作用的学科称为工程地质学。
工程地质学探讨工程地质勘察的手段及方法,调查研究岩土体的工程地质性质、地质构造、地貌等工程地质条件及其发展变化规律,分析研究与工程有关的工程地质问题,并提出相应的处理方法及防治措施,为工程的选址、规划、设计、施工提供可靠的依据。
2、工程地质条件:工程地质条件是指与工程建设有关的地质条件总和,它包括土和岩石的工程性质、地质构造、地貌、水文地质、地质作用、自然地质现象和天然建筑材料等几个方面。
第二章岩石及其工程地质性质一、地质作用1、根据地质作用的动力来源,地质作用可分为内力地质作用和外力地质作用两大类。
2、内力地质作用包括:地壳运动、地震作用、岩浆作用和变质作用。
3、外力作用的主要类型有:风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和成岩作用。
二、造岩矿物1、按成因岩石分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。
2、矿物是天然形成的元素单质和化合物。
3、硬度:是矿物抵抗刻划、研磨的能力。
4、解理:是矿物受外力打击后,严格按一定方向裂开成光滑平面的性质。
要点(1)找到矿物的新鲜面,矿物的新鲜面能真实地反映矿物化学成分和物理特征;(2)观察鉴别矿物的形态和物理性质;(3)根据观察到的矿物的物理性质,结合常见造岩矿物特征,对矿物进行命名。
三、岩石:岩石是由一种或多种矿物组成的集合体。
1、岩石吸水率:岩石在常压条件下吸入水的重量与干燥岩石重量之比。
2、岩石软化性:岩石在水的作用下强度降低的一种性质。
衡量软化性的指标是软化系数。
它表示岩石在饱水状态下的极限抗压强度与岩石在干燥状态下极限抗压强度的比值。
3、岩石的抗冻性:岩石抵抗冰冻作用的能力。
用强度损失率和重量损失率表示抗冻性能。
4、岩石按坚硬程度分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、极软岩五类。
5、岩石抗剪断强度是在剪切面上有一定垂直压应力作用,被剪断时的最大剪应力。
文章编号:1006—2610(2024)01—0027—06黄土筑坝填方工程地质问题及处理措施分析李征征1,高晓雯2,王 璋1,李同录3,4(1.中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司,西安 710065;2.信电综合勘察设计研究院有限公司,西安 710054;3.长安大学,西安 710054;4.黄土高原水循环与地质环境教育部野外科学观测研究站,甘肃正宁 745300)摘 要:针对黄土地区的填方工程地质问题,以陕西铜川老虎沟填方工程为依托,通过地质调查与测绘、地质勘探、原位测试及室内试验等勘察手段,对工程存在的工程地质问题进行了分析研究。
结果表明:老虎沟填方工程存在不良地质作用、不稳定高边坡、地下水疏排及填方地基变形等工程地质问题,应对挖方区高边坡进行1∶0.5~1∶0.75的放坡,反压坡脚,并预留平台及马道;对填方区土料进行强夯、碾压,消除其湿陷性,建议设计最大干密度值为1.73g /cm 3,最优含水率值为17.3%,压实系数为0.95~0.97;挡土坝坝基建议挖除不良土层,挡土坝坝坡采取加筋土筑坡,坡度宜为45°,坡面需做好防冲刷防护措施;排水沟底宜选用粘性较小的黄土回填,地表采用粘性较大的红粘土回填,并在地表设置完善的排水系统;工后应结合土水监测方案,实时监测填方区内土水变化。
该研究成果可为黄土地区类似填方工程建设提供参考。
关键词:工程地质问题;黄土;填方;处理措施;监测措施中图分类号:TU476 文献标志码:A DOI :10.3969/j.issn.1006-2610.2024.01.005Analysis of Engineering Geological Problems and Treatment Measures of the Loess Dam Filling ProjectLI Zhengzheng 1,GAO Xiaowen 2,WANG Zhang 1,LI Tonglu 3,4(1.PowerChina Northwest Engineering Corporation Limited ,Xi'an 710065,China ;2.China DK ComprehensiveInvestigate and Design Research Institute Co.,Ltd.,Xi'an 710054,China ;3.Chang'an University ,Xi'an 710054,China ;4.MOE Scientific Observation and Research Station for Water Circulation and Geology of the Loess Plateau ,Zhengning 745300,China )Abstract :In view of the geological problems of filling projects in loess areas ,based on the Laohugou filling project in Tongchuan ,Shaanxi ,through geological survey and mapping ,geological exploration ,in-situ testing and indoor testing ,analysis and study on the engineering geo⁃logical problems existing in the project are carried out.The results show that the Laohugou filling project has engineering geological problems such as adverse geological effects ,unstable high slopes ,groundwater drainage ,and fill foundation deformation.The high slopes in the exca⁃vation area should be treated with 1∶0.5~1∶0.75slope ,back pressure slope foot ,and reserve platforms and berms ;compact and roll the soil materials in the fill area to eliminate their collapsibility.It is recommended that the maximum dry density value in the design is 1.73g/cm 3,and the optimal moisture content is 17.3%,and the compaction coefficient is 0.95~0.97.It is recommended to excavate the undesirable soil layer at the foundation of the retaining dam ,and use reinforced soil to build the slope of the retaining dam.The slope gradi⁃ent should be 45°,and the slope needs to be protected against erosion.The bottom of the drainage ditch should be backfilled with less vis⁃cous loess ,and the surface should be backfilled with more viscous red clay ,and a complete drainage system should be provided on the sur⁃face.After the construction ,combined with the soil and water monitoring plan ,the soil and water variation in the fill area shall be monitored in real time.The study results can provide reference for the construction of similar filling projects in loess areas.Key words :engineering geological problems ;loess ;filling ;treatment measures ;monitoring measures 收稿日期:2023-06-09 作者简介:李征征(1991-),男,陕西省礼泉市人,工程师,主要从事水电工程地质勘察工作. 基金项目:国家自然科学基金(41790442). 随着经济建设的发展,城市建设用地变得极为紧张,尤其是在中国西北部黄土地区,越来越多的建设工程需要进行筑坝填方造地,由此产生了一系列填方工程地质问题。
1 引言黄土是一种具有特殊性质的第四纪松散沉积物,我国黄土和黄土状土的分布面积为64万km2,占国土面积的6.3%。
在我国西北、华北等大面积黄土分布地区,公路作为一种带状结构物往往要跨越许多不同地质年代、不同地质成因和地貌单元的黄土区,黄土由于其形成的特殊环境和自然条件就使得它具有特殊的物理力学性质和水理特性。
此外,随着路堤填土高度的增加,对黄土地基承载力提出了更高的要求,但是公路路基设计中缺乏相应的依据。
因此,正确区分同一条路线上不同时代、不同成因和不同环境下形成的黄土的地基承载力,将是解决黄土地区公路设计、施工中路基稳定性的关键技术。
本项目旨在针对公路工程的需要,合理有效地确定、评价黄土地基承载力,并在此基础上提出黄土地基承载力分区及地基处理措施,为公路设计和施工提供指导。
2 项目研究内容2.1主要研究内容(1)黄土地区地基承载力影响因素研究(2)黄土地区地基承载力评价方法研究(3)黄土地区地基承载力分类研究(4)提高黄土地区地基承载力的工程措施研究2.2拟解决的关键问题(1)黄土地区地基承载力的评价方法(2)黄土地区地基承载力的分类推荐值(3)高黄土地区地基承载力的工程处理措施3 黄土地区高等级公路地基处理现状调查根据黄土地区高等级公路路基路面病害发生发展的规律,建议在地基设计和路基路面防排水设计方面采取以下措施:(1)加强对高速公路尤其对于填方路段处湿陷性黄土地基的勘察手段和力度,以利于提高地基评价的可靠性。
(2)地基设计时,需要从地基承载力和变形两个方面进行验算,当不能满足设计的要求,则需要进行地基处理。
(3)路基路面排水系统设置的是否完善在一定程度上决定了整个工程质量的好坏,在设计时要注意完善,路面排水时应采用集中排水设计,中央分隔带采用地下排水,且注意沟渠的防护和加固以及出水口的设置,并加强防洪和防暴雨的排水措施,在日常养护过程中要保证排水设施的通畅和正常使用。
(4)路基超高段中央分隔带的排水设计宜采用地下排水,将分隔带上的地面水下渗,由中央分隔带地下排水设施排除;路堑超高段设计时要注意边沟设置与急流槽、排水沟和涵洞等的相互配合。
工程地质条件六个内容:1。
地形地貌2。
地层岩性3。
地质构造4.水文地质条件5.物理地质条件6。
天然建筑材料工程地质学在水利建设中的任务:1.选择工程地质条件最优良的建筑地址2。
查明建筑地区的工程地质条件和可能发生的不良工程地质作用3.选定地址的工程地质条件,提出枢纽布置、建筑物结构类型、施工方法及运营作用中应注意的事项什么是矿物和造岩矿物:矿物是在各种地质作用中所形成的具有相对固定化学成分和物理性质的均质物体,是组成岩石的基本单位;组成岩石主要成分的矿物称为造岩矿物.矿物的物理性质包括:颜色、条痕、透明度、光泽、解理和断口、硬度、其他性质岩浆岩常见结构的名称:1.按岩石中矿物结晶程度划分:全晶质结构、半晶质结构、玻璃质结构2。
按岩石中颗粒的绝对大小划分:显晶质结构、隐晶质结构3。
按岩石中颗粒相对大小来分:等粒结构、不等粒结构、斑状结构及似斑状结构岩浆岩常见构造名称:1。
块状构造2.流纹构造3。
气孔构造4。
杏仁状构造岩浆岩的简易分类:1。
根据化学成分:超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩2。
根据形成条件:喷出岩、浅成岩、深成岩沉积岩的常见结构名称:1。
碎屑结构2。
泥质结构3.化学结构4.生物结构沉积岩的胶结物种类及胶结类型:1。
硅质2。
铁质3。
钙质4.泥质5。
其他(石膏)基地胶结、孔隙胶结、接触胶结沉积岩的构造名称:1.层理构造:水平层理、单斜层理、交错层理2。
层面构造:波痕、泥裂3.结核4.生物成因构造主要的沉积岩有:1。
碎屑岩类:砾岩角砾岩、砂岩、粉砂岩2.黏土岩类:泥岩、页岩3。
化学岩生物化学岩:石灰岩、白云岩、泥灰岩变质岩的构造种类:1。
片理构造:板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造2。
块状构造3。
变余构造主要的变质岩:片麻岩、片岩、千枚岩、板岩、石英岩、大理岩、混合岩什么是岩石的风化作用及其影响因素,风化分带:分布在地表或地表附近的岩石,经受太阳辐射、大气、水溶液及生物等因素的侵袭,逐渐破碎。
工程地质:土的分类土的分类土的级别土的名称坚实系数f密度(kg/m3)开挖方法及工具一类土(松软土)Ⅰ砂土、粉土、冲积砂土层;疏松的种植土、淤泥(泥炭)0.5~0.6600~1500用锹、锄头挖掘,少许用脚蹬二类土(普通土)Ⅱ粉质粘土;潮湿的黄土;夹有碎石、卵石的砂;粉质混卵(碎)石;种植土、填土0.6~0.81100~160用锹、锄头挖掘,少许用镐翻松三类土(坚土)Ⅲ软及中等密实粘土;重粉质粘土、砾石土;干黄土、含有碎石卵石的黄土、粉质粘土,压实的填土0.8~1.1750~190主要用镐,少许用锹、锄头挖掘,部分用撬棍四类土(砂砾坚土) Ⅳ坚硬密实的粘性土或黄土;汗碎石、卵石的中等密实是粘性土或黄土;粗卵石;天然级配砾石;软泥灰岩1.0~1.51900整个先用镐、撬棍,后用锹挖掘,部分用楔子及大锤五类土(软石)Ⅴ~Ⅵ硬质粘土;中密的页岩、泥灰岩、白垩土;胶结不紧的砾岩;软石灰岩及贝壳石灰岩1.5~4.1100~270用镐或撬棍、大锤挖掘,部分使用爆破方法六类土(次坚石)Ⅶ~Ⅸ泥岩、砂岩、砾岩;坚实的页岩、泥灰岩、密实的石灰岩;风化花岗岩、片麻岩及正长岩4.0~10.02200~290用爆破方法开挖,部分用风镐七类土(坚石)Ⅹ~ⅫⅠ大理岩、辉绿岩;玢岩;粗、中粒花岗岩;坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩;微风化安山岩、玄武岩10.0~18.02500~310用爆破方法开挖八类土(特坚石)ⅪⅤ~ⅩⅥ安山岩、玄武岩;花岗片麻岩;坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩、玢岩、角闪岩18.0~25.0以上2700~330用爆破方法开挖。
黄土地质勘察分析黄土地是中国特有的一类土壤,主要分布在黄土高原地区。
黄土地质勘察是对黄土地区地质特征和地质构造等方面进行系统研究和分析的过程,其目的是为了有效地利用黄土地资源,促进当地经济社会发展。
本文将从黄土地的地质特征、地质构造、勘察方法和勘察意义等方面进行分析和阐述。
一、黄土地的地质特征黄土地主要由黄土、黄棕土和难溶性黄土组成,这些土壤多呈黄褐色,质地细腻,具有极强的吸水性和保水性,是一种肥沃的土壤类型。
在地貌上,黄土地区地势起伏较大,坡度较大,存在严重的水土流失问题。
由于长期受气候侵蚀和水蚀作用,黄土地区地表往往具有丰富的沟壑和深沟谷地貌。
这些地质特征对勘察工作提出了较高的要求。
二、黄土地的地质构造黄土地区地质构造主要表现为构造活动不大,构造形貌单一的特点。
地层以第三系黄土和第四系黄土为主,沉积物主要为黏土、草莓状泥岩和砂岩。
在构造活动方面,黄土地区一般都以断裂构造为主,沿着断裂面形成的地形特征十分明显。
在地下资源方面,黄土地区存在丰富的矿产资源,如煤炭、钼矿、黄土等,这些地质构造特征对勘察工作提出了挑战。
三、黄土地质勘察的方法1. 地质勘探:地质勘探是对地下基础情况进行勘察的一种方法,主要通过地下水、矿产和地质构造等方面的勘探来获取地质信息。
地质勘探包括地下水勘探、岩土工程勘探、矿产勘探等多个方面。
地质勘探通过勘察手段了解地下地质情况,为工程建设和矿产开发提供依据。
2. 地质测量:地质测量是对地质构造和地表地质特征进行精细测量的一种方法,主要采用地质雷达、测量仪器和卫星定位等技术手段。
地质测量通过高精度的地质数据获取,为地质勘察提供准确可靠的数据支持。
3. 地下水勘察:地下水勘察是对地下水资源进行勘察的一种方法,主要通过井探、地下水观测点和水文地质勘察等手段获取地下水资源的实时情况。
地下水勘察对于黄土地区的地下水资源管理至关重要。
四、黄土地质勘察的意义1. 为工程建设提供依据:黄土地质勘察可以为工程建设提供必要的地质情况和地下地质信息,为工程设计和施工提供依据。
黄土是地球上分布十分广泛且性质十分特殊的一种沉积物。
•《禹贡》(3000年前)有黄壤记载•莱伊尔1834年提出loess一词•奥布鲁切夫把风尘直接堆积起来的叫黄土或原生黄土、真正的黄土或纯粹的黄土,把风尘经流水再搬运而新沉积的叫次生黄土、再积黄土、黄土状土或黄土状岩石•刘东生:以风力搬运堆积未经过次生扰动的、无层理的、黄色粉质、高含碳酸盐并具有大孔隙的土状沉积物(以山西、陕西、甘肃等地黄土为代表)➢张宗祜:1、黄色为主;2、结构疏松,孔隙率高(>45%);3、以粉土颗粒为主,且常以粗粉砂颗粒为主;4、富含碳酸盐;5、具有湿陷性;6、容重较小,一般在1.5-1.6左右;7、成因可能为风成、洪积、坡积—洪积或坡积。
•可见,关于黄土的定义,可以说是中说纷纭,莫衷一是,仁者见仁,智者见智。
•我们将黄土分为两类,一类是狭义的黄土,即原生黄土,另一类是黄土状土•典型黄土是在干旱、半干旱气候条件下,形成于晚更新是和全新世的风尘堆积•典型黄土主要在末次冰期形成的,由于气候干旱寒冷,马兰黄土得以保存其典型特征。
全新世中期,由于气候比较暖湿,形成了黄土高原的黑垆土层(S0),他的性质比马兰黄土退化了很多,在黑垆土之上晚全新世的黄土,在工程上叫新近堆积黄土,具有特别强的湿陷性,保存了最多的风尘堆积特征•中更新世的黄土,上覆压力较大,气候比较湿润,成壤作用较强,架空孔隙多被破坏湿陷性很小或没有。
早更新世和新近纪的黄土已有相当成岩程度,也都是一般黄土,但这些一般黄土没有层理,不含杂质,所以他们不是黄土状土。
➢典型黄土特征•1、色淡灰黄;•2、以粉粒为主;•3、无层理;•4、性疏松、多大孔;•5、垂直节理发育,常形成垂直陡崖;•6、富含碳酸盐;•7、有湿陷性。
➢黄土状土•与黄土相似,但具有两个重要特征与黄土相区别•1、层理明显;•2、成分较杂,常夹有粘土、砂层和砾石层等;•这两个特征都是流水作业或静水条件下沉积的特征,所以黄土状土就和次生黄土或再生黄土成为同意语•我国地质学发展史分为两大阶段:古代阶段;现代阶段,后者可分为:•1、萌芽期(1840-1910年)指鸦片战争到辛亥革命这一时期•(莱伊尔、李希霍芬、奥布鲁切夫、维里士等)•2、草创时期(1911-1921年);从辛亥革命到中国地质学会成立•邝荣光的三张地图首次把黄土作为一个地层单元•3、成长时期(1922-1936年)从辛亥革命成立到抗日战争爆发•我国学者开始注意黄土的研究,如李学清等•4、动荡时期(1937-1949年)从抗日战争爆发到新中国成立•少数日本人进行研究•5、发展时期(1949年至今)目前,黄土工程地质已发展到一定程度,有众多通论及专论进行专门研究:•黄土地貌•黄土地层•黄土的物质成分•黄土的结构构造•黄土的物理性质•黄土的力学性质•黄土的湿陷性与震陷性•黄土力学•黄土边坡•黄土硐室•黄土地质环境等世界上的黄土主要分布在北半球的中纬度干旱及半干旱地带,南半球除南美洲一些国家和新西兰等外,其它地带很少有黄土分布➢我国是世界上黄土分布最广,地层最全,厚度最大的国家➢主要分布在北纬34°~41°、东经103°~114°的范围➢分布在秦岭、祁连山、昆仑山以北由新疆经甘肃、陕西、山西、河南西部、辽宁西部以致松辽平原,呈向南突出的弧形,包围在辽西、内蒙和甘肃的沙漠和内蒙的戈壁外围。
工程地质工程地质学是调查、研究、解决与各类工程建筑物的设计,施工和使用的有关的地质问题的一门学科。
工程地质学的内容包括:工程岩力学(研究土石的工程地质性质及其内在机理和天然或认为因素影响下的变化规律),工程地质分析(运用地质学的基本原理去分析、研究工程活动中不同建筑物的主要工程地质条件,力学地质及其演化规律,以便正确评价和有效防止其不良影响).和工程地质勘查。
工程地质学的主要任务:勘查和评价工程建筑物场地的地质环境和工程地质条件;分析并预测工程建设活动与自然地质环境的相互作用和相互影响;学则最佳的长场地位置;提出改善与防治措施;为工程建设的规划、设计、施工。
使用和维护提供所需的地质资料和数据。
工程地质条件是指工程建筑物所在地区地质环境各项因素的综合。
包括:地层的岩性、地质构造、水文地质条件、地表地质作用、地形地貌。
工程地质条件是客观存在的地质因素,只有其中的稳定因素或工程建设产生不稳定因素对工程建设运行构成或可能构成有害影响时才能成为地质问题。
矿物是天然生成的,具有一定物理性质和一定化学成分的物质,是组成地壳的的基本单位。
它们在地壳中按一定规律共同组合在一起,形成有某一种矿物或几种矿物的组成的天然集合体,这种天然集合体称为岩石。
地质构造:残留在岩层中的这些变形,变位的现象。
构造运动有水平运动和垂直运动。
水平运动:地壳或岩石圈块体沿水平方向,它使岩层产生褶皱,断裂,形成裂谷,盆地及褶皱山系。
垂直运动:相邻块体或同一块体的不同部位做差异性上升或下降,使某些地区上升形成山岳,高原,另一些地区下降形成湖、海、盆地。
地质作用是指由自然动力引起地球的物质组成。
内部结构和地表形态发生变化的作用。
地质作用分为内力地质作用和外力地质作用。
地层层序法是确定地层相对年代的基本方法。
地层是指一定地质年代内形成的层状岩石。
生物层序法:生物演化从简单到复杂,从低级到高级不可逆地不断发展。
地层接触关系:(1)整合接触(2)平行不整合接触(3)角度不整合接触(4)侵入接触(5)沉积接触地质年代按时间的长短依次是:宙、代、纪、时、期。
黄土地基工程地质问题及治理设计措施关键词:黄土地基工程地质问题地基处理1.概论黄土地基的工程地质问题大部分是由于黄土的湿陷性造成的,所以研究黄土地基的工程地质问题主要是研究黄土的湿陷性。
湿陷性黄土在我国分布较广,处理不当,会造成无法继续施工或严重的工程事故。
湿陷性黄土的湿陷变形是影响地基稳定性的一个重要因素。
此外还有黄土的压缩性、地震液化等工程地质问题。
下面我们从黄土的湿陷性、地基承载特征入手,分析黄土湿陷变形的机理及其一般处理方法。
2.黄土地基的工程地质问题黄土地基的工程地质问题很多,它与一般地基的工程地质问题相比既有共性,又有特殊性。
主要而常见的工程地质问题主要有黄土的湿陷性、压缩性、地震液化。
2.1 湿陷性黄土湿陷性黄土孔隙率较大,又称大孔土。
其特点是在上覆土自重应力或在上覆土自重应力及附加应力共同作用下,受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著附加下沉。
黄土的湿陷过程,是土粒间充填物中能溶解物质被水溶解流失、颗粒间的粘结力降低、土粒彼此错位移动靠紧、土颗粒重新排列、土中孔隙减小、土体压密、体积减小的过程。
黄土的湿陷性十分复杂,与土层埋深、干密度及压力有着密切的关系。
2.2 黄土的压缩性黄土在天然为状态下,因其含水量低,一般具有较高的强度,沉陷量较小,其压缩性与普通的低压缩性粘性土没有多在的区别,但黄土的抗水能力很差,随压力和湿度的不同,黄土的湿陷性和压缩性可以互相转化。
有些浅层自重湿陷性黄土在近期浇灌条件下,含水量逐渐升高至使湿陷性减弱而压缩性增大,使之处于一种结构即将破坏的临界状态,微量增湿或不大的增压都会产生较大的变形。
2.3 地震液化黄土是一种高易损性的特殊土,在地震荷载作用下它极易产生液化、滑坡和震陷等灾害。
饱和黄土甚至高含水率的黄土也具有很大的液化势和流态破坏势。
当黄土层中的含水率较高时,在一定强度的地震作用下会发生液化或流动,它可引起建筑物地基的失稳,对人类生命和财产造成损害。
因此,预测饱和黄土在设计地震动的作用下是否会液化,对于工程地基和土工结构物抗震设计中有效预防地震液化造成的危害是十分重要的[1]。
黄土是地球上分布十分广泛且性质十分特殊的一种沉积物。
•《禹贡》(3000年前)有黄壤记载•莱伊尔1834年提出loess一词•奥布鲁切夫把风尘直接堆积起来的叫黄土或原生黄土、真正的黄土或纯粹的黄土,把风尘经流水再搬运而新沉积的叫次生黄土、再积黄土、黄土状土或黄土状岩石•刘东生:以风力搬运堆积未经过次生扰动的、无层理的、黄色粉质、高含碳酸盐并具有大孔隙的土状沉积物(以山西、陕西、甘肃等地黄土为代表)➢张宗祜:1、黄色为主;2、结构疏松,孔隙率高(>45%);3、以粉土颗粒为主,且常以粗粉砂颗粒为主;4、富含碳酸盐;5、具有湿陷性;6、容重较小,一般在1.5-1.6左右;7、成因可能为风成、洪积、坡积—洪积或坡积。
•可见,关于黄土的定义,可以说是中说纷纭,莫衷一是,仁者见仁,智者见智。
•我们将黄土分为两类,一类是狭义的黄土,即原生黄土,另一类是黄土状土•典型黄土是在干旱、半干旱气候条件下,形成于晚更新是和全新世的风尘堆积•典型黄土主要在末次冰期形成的,由于气候干旱寒冷,马兰黄土得以保存其典型特征。
全新世中期,由于气候比较暖湿,形成了黄土高原的黑垆土层(S0),他的性质比马兰黄土退化了很多,在黑垆土之上晚全新世的黄土,在工程上叫新近堆积黄土,具有特别强的湿陷性,保存了最多的风尘堆积特征•中更新世的黄土,上覆压力较大,气候比较湿润,成壤作用较强,架空孔隙多被破坏湿陷性很小或没有。
早更新世和新近纪的黄土已有相当成岩程度,也都是一般黄土,但这些一般黄土没有层理,不含杂质,所以他们不是黄土状土。
➢典型黄土特征•1、色淡灰黄;•2、以粉粒为主;•3、无层理;•4、性疏松、多大孔;•5、垂直节理发育,常形成垂直陡崖;•6、富含碳酸盐;•7、有湿陷性。
➢黄土状土•与黄土相似,但具有两个重要特征与黄土相区别•1、层理明显;•2、成分较杂,常夹有粘土、砂层和砾石层等;•这两个特征都是流水作业或静水条件下沉积的特征,所以黄土状土就和次生黄土或再生黄土成为同意语•我国地质学发展史分为两大阶段:古代阶段;现代阶段,后者可分为:•1、萌芽期(1840-1910年)指鸦片战争到辛亥革命这一时期•(莱伊尔、李希霍芬、奥布鲁切夫、维里士等)•2、草创时期(1911-1921年);从辛亥革命到中国地质学会成立•邝荣光的三张地图首次把黄土作为一个地层单元•3、成长时期(1922-1936年)从辛亥革命成立到抗日战争爆发•我国学者开始注意黄土的研究,如李学清等•4、动荡时期(1937-1949年)从抗日战争爆发到新中国成立•少数日本人进行研究•5、发展时期(1949年至今)目前,黄土工程地质已发展到一定程度,有众多通论及专论进行专门研究:•黄土地貌•黄土地层•黄土的物质成分•黄土的结构构造•黄土的物理性质•黄土的力学性质•黄土的湿陷性与震陷性•黄土力学•黄土边坡•黄土硐室•黄土地质环境等世界上的黄土主要分布在北半球的中纬度干旱及半干旱地带,南半球除南美洲一些国家和新西兰等外,其它地带很少有黄土分布➢我国是世界上黄土分布最广,地层最全,厚度最大的国家➢主要分布在北纬34°~41°、东经103°~114°的范围➢分布在秦岭、祁连山、昆仑山以北由新疆经甘肃、陕西、山西、河南西部、辽宁西部以致松辽平原,呈向南突出的弧形,包围在辽西、内蒙和甘肃的沙漠和内蒙的戈壁外围。
➢其它地区有零星分布,如四川盆地中的成都黄土、武汉等➢我国黄土分布明显受气候地带性的控制。
黄土主要分布在月平均最低气温0°线以北,年平均气温14°等温线以北,年平均降水量200-700mm之间。
➢中国黄土面积中国黄土的面积不同研究者所估计的数字有很大的出入:1、李希霍芬:63万平方千米2、协水铁五郎:1324000km23、安特生:1295000km24、刘东生等:黄土440000km2,黄土状土191840km2一般说,中国黄土类土面积为63万余km2,占全国土地面积的6%黄土高原地区黄土厚度分布不一,从西往东厚度变薄,兰州九州台剖面黄土厚度达318m;陇东地区厚度170m左右;陕北130m左右。
➢黄土高原是一个地貌与地质学的概念,所以划分黄土高原的标志应当主要看他是不是高原,黄土发育情况如何,黄土地貌发育如何。
黄土高原北界以长城为界,以北为沙漠,以南为黄土高原,但准格尔旗与和林格尔旗的南部,神木的北部地区有黄土发育,黄土地貌明显,应化为黄土高原黄土高原的东部画在太行山的东麓,黄土高原的南界从郑州西郊的邙山开始,向西沿秦岭北麓经天水、武山、临夏至西宁以西的日月山黄土高原西以乌鞘岭为界总面积约34.6万km2。
目前黄土地貌大致可以分为16大类黄土的物质组成:粒径小于5um的颗粒含量均大于10%,属于粘质粉土,Q2黄土的粒度成分整体较细黄土矿物成分1、中国黄土中发现碎屑矿物60余种,其中以次生矿物为主,自生矿物很少,主要矿物为石英、云母、长石三类,占90%以上,甚至达99%以上。
其中石英含量最高。
2、黄土矿物成分在区域上有一定的差异3、对比黄土和冲-洪积黄土状土、冲积黄土状土的矿物成分发现,典型黄土比次生黄土含有更多的不稳定矿物➢黄土中的碳酸盐富含碳酸盐是中国黄土的显著特征之一,一方面,碳酸盐的存在有助于黄土形成特殊的结构和物理力学性质,另一方面,碳酸盐含量的变化反应了黄土形成时的古气候变化,黄土中的碳酸盐记录了黄土形成与演化的过程。
1、黄土中的碳酸盐分原生和次生两种,前者指风从源区带来的碎屑碳酸盐矿物,后者指黄土沉积后在原地生成的碳酸盐2、原生碳酸盐主要以碎屑矿物的形式出现,少数以粉末状均匀分布。
3、次生碳酸盐存在形式主要有两种:钙质结核;碳酸盐胶膜,主要以白色绢丝状、粉末状、皮壳状或管状,具土状光泽的钙膜形式出现四、黄土的结构特征集粒➢集粒就是由许多单元矿物颗粒经碳酸盐、粘土等胶结而成的集结体,朱海之称为斑状结构或丸粒结构(1-2mm的黄土块)1、王永焱:集粒按结构特征可分为:镶嵌型、网络型、角砾型、附着型、基底型、复合型等2、雷祥义:同心球粒、球粒(包括球形的和椭球型的)、不规则状集粒、凝絮和凝块状集粒➢黄土集粒的形成是复杂的,其方式是多样的。
1、云雾作用2、雨水细流3、风力使土粒跳跃滚动4、雨水渗入地下使粘粒凝聚5、动植物的松动作用6、有机酸使土壤颗粒的凝聚➢集粒主要发生在时代较新的马兰黄土中,时代越老,集粒越少,在成岩程度较高的午城黄土中已经看不到集粒➢同心球粒的存在,证明黄土由原始风尘堆积到现在的黄土,并没有发生重大的变化,虽然黄土化作用和荒漠成岩作用对风尘堆积有一定的变化,但变化不大➢孔隙是黄土中骨架颗粒与胶结物以外的空间,其中常充以水或气,或二者兼有。
黄土富有孔隙,一般孔隙度可达42%-55%,孔隙比可达0.8-1.2。
➢黄土孔隙的存在是在其沉积、成岩整个自然环境中发展变化的,因此,黄土的孔隙也是其环境特征与变化的记录。
➢黄土的湿陷性、震陷性乃至液化性、压缩性等均与黄土孔隙密切相关➢黄土孔隙的成因分类按成因黄土孔隙可分为:沉积成岩孔隙;生物孔洞;溶蚀孔洞1、沉积成岩孔隙分为:●单粒架空孔隙(1)砂黄土或含粘土较少的黄土,在粉砂颗粒表面附有一层粘土矿物和碳酸盐,他们把风尘下落时搭架起来的孔隙周围的颗粒胶结起来,把这种极其疏松的结构固定下来。
颗粒之间是点点接触、点棱接触,少数点面接触。
(2)这种孔隙极不稳定,遇水就会湿陷,形成自重湿陷。
●粒间孔隙粒间主要是点面、棱面、少数为棱棱接触,是含粘土较少的纯净砂黄土、粉黄土所具有的,这种孔隙的黄土湿陷性较弱。
●球粒锒嵌孔隙这种孔隙主要是面面、棱面、少数点面接触,结构十分紧密,没有湿陷性●球粒架空孔隙球状集粒在风尘降落时互相搭架而成,孔隙度很高因而具有相当强的湿陷性●凝块架空孔隙含粘土较多的球粒架空孔隙经相当的土壤化作用,使粘土发生凝聚絮凝作用,凝块或凝絮间留有许多孔隙,具较小的湿陷性。
●基底胶结物孔隙经过深度的土壤化或上覆岩层的压缩,含粘土较多的黄土矿物颗粒之间已为粘土全部充填,只在粘土中有一些孔隙,具这样孔隙的黄土没有湿陷性。
●星状空洞、晶粒内孔隙和集粒内孔隙等●2、生物孔洞包括●树洞、根孔●鼠洞兽洞●虫孔●3、溶蚀侵蚀孔洞包括●黄土碟●黄土陷穴●黄土井●黄土盲沟等●黄土孔隙的大小查明黄土各种不同大小孔隙的相对含量对于了解黄土的形成及成岩过程十分重要,也对于了解黄土所有的独特性质、湿陷性的本质意义重大。
1、孔隙大小分类:大孔隙,半径>0.016mm;中孔隙,半径0.016-0.004mm;小孔隙,半径0.004-0.001mm;微孔隙,半径小于0.001mm2、大孔隙在湿陷过程中变化不大,中孔隙在湿陷后数量锐减,小孔隙和微孔隙数量剧增,这些微小孔隙是由中孔隙变成的。
可见,中孔隙为湿陷的主要贡献者4钙质结核:钙质结核和钙板是黄土中碳酸盐存在的方式之一,是碳酸盐集中存在的一种形式,除CaCO3为主外,还有MgCO3,碳酸盐是一种可溶盐,但又不像易溶盐和中溶盐那样易于流失,而是在溶解后在一定的地方又重新沉积下来,这有助于将黄土中所发生的地质过程记录下来,供我们恢复。
钙质结核和钙板含有从上覆黄土层中带来的微量元素钙质结核在黄土高原和其它干旱、半干旱地区的黄土中普遍发育,但在湿润半湿润地区就没有,如松辽平原、蜀下黄土钙质结核的大小由1-2cm到30-50cm不等,其形状各样,又叫姜结人,料姜石;结核形成有两种情况:1、沉积物中物理化学条件不均匀,局部具备沉积条件,发生化学反应,使孔隙溶液中某些成分沉淀;2、孔隙溶液对某一种相对呈弱饱和在适合于核心出现的地方沉淀钙质结核产出的状况有以下几种:1、产出于古土壤层的底部,以沉积层的形式出现;2、成层产出于古土壤的淋溶层之下一定深度的黄土中。
3、分散于黄土层中与古土壤关系不明显,但仍然是上面雨水淋滤形成的4、少数结核产出于古土壤的淋溶层中5、产出于黄土与基岩的不整合面上或黄土地层中间的剥蚀面上6、充填于裂隙中呈脉状。
显微镜下薄片观察见离石黄土上部的结核主要是碳酸盐和粘粒混杂的胶结物及少量黄土碎屑矿物,离石黄土下部与上部相似,结核的孔隙中有细粒方解石聚集。
午城黄土中结核中骨架颗粒较多,除石英、长石外,还可见到云母、角闪石、辉石磁铁矿等。
黄土节理可分为:风化节理、滑塌和湿陷节理、卸荷节理、成岩节理、构造节理等。
风化节理是黄土在反复干湿、反复冻融、热胀冷缩,植物根系穿插以及可溶盐结晶膨胀力等作用下形成的,往往以原生节理和构造节理为基础。
其裂隙间距一般为2-10cm,深度4-30cm,形成多变的棱柱体,或平行于黄土体表面呈球状成层剥离,形成厚度1-3cm,长5-20cm的板片崩塌湿陷节理发育在滑坡后沿,滑塌后沿、陷坑周围卸荷节理发生在黄土边坡上,由重力作用而形成,平行于边坡方向延伸黄土中的成岩节理和构造节理分布比较广泛,具有区域性黄土地层中古土壤不过古土壤是经历了强烈的成壤作用,黄土只经历了较弱的成壤作用。