黄土地区铁路的主要工程地质问题及对策

浅谈黄土隧道常见的工程地质灾害及其防治措施摘要黄土是西安地区所特有的土体，其表现出的特殊工程特性，对工程结构物危害大，特别是在黄土隧道修建过程中，塌方和湿陷是两种最常见的地质灾害。

黄土地层中的水对隧道的影响举足轻重，围岩中水的作用是黄土隧道设计、施工时的重点研究内容和关注对象。

因此，加强防排水以及及时合理衬砌是黄土隧道施工过程中预防地质灾害的有效措施。

关键字黄土隧道；湿陷；塌方；灾害防治1 黄土的工程特性对隧道工程的影响1.1 黄土的湿陷性湿陷黄土【1】在自重压力或外力荷载压力不变时，受水浸湿后结构迅速破坏，产生急骤显著附加下沉，从而引起地面的变形和建筑物破坏；湿陷性由湿陷系数、自重湿陷量、总湿陷量等指标【2】表征，宏观表现为浸水后沉降量显著增大。

我国湿陷性黄土的分布面积约占全国黄土分布面积的60%左右，大部分分布在黄河中游地区的关中、陕北、宁夏、豫西、陇东及陇中的黄土高原地区，面积达27万km2。

黄土的疏松多孔结构，尤其是结构性孔隙是黄土湿陷性的必要条件；黄土中的不抗水粒间胶结是黄土湿陷性的充分条件；遇水浸泡后黄土胶结削弱强度降低，并且其削弱程度随水量的大小成比例变化，极易产生湿陷、呈饱和流塑状态，从而减弱甚至丧失承载和自稳能力。

这是黄土湿陷性的本质。

1.2 黄土的击实性黄土击实性是指黄土在一定外力冲击作用下密度、含水量、强度等物理力学性质随冲击强度而变化的特性。

一般冲击强度大时密度增大、含水量降低、强度提高。

改变击实功，最优含水量和最大干密度也发生变化，击实功大能客服更大的摩擦阻力，所以最大干容重增大而最优含水量降低。

黄土的孔隙率在50%左右，按照孔隙的大小、形状、数量以及连通性等方面，黄土中的孔隙被分为微孔隙、小孔隙、中孔隙和大孔隙【3】。

其中，微孔隙形成于胶结物中，杂乱分布，连通性差，透水性弱，主要是胶结物孔隙；小孔隙均为粒间孔隙，小孔隙由骨架颗粒相互穿插，紧密排列组成，又称为镶嵌孔隙，含少量胶结物孔隙；小孔隙和微孔隙在黄土沉积时形成，由骨架颗粒群形成的架空孔隙，数量较多，对骨架颗粒的稳定起着主要作用；中孔隙由骨架颗粒相互支架构成，数量多，为颗粒的变位提供了空间，连通性好，透水性强，是黄土产生震陷的主要原因，又称为支架孔隙；而大孔隙主要在黄土沉积后成岩过程中由生物作用形成，呈管状或不规则状，数量少，主要是黄土中次生的根洞、虫孔、鼠穴、节理【4】和裂隙以及溶蚀孔洞。

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。

黄土地区常见工程地质问题的浅析及对策事项黄土地区的地质具有一定复杂性，对于各种工程建设来说并不容易，基于此，本文分析了黄土地区常见的工程地质问题以及相关对策。

标签：黄土地區；工程地质；问题；对策引言：黄土是第四纪以来在干旱及半干旱地区形成的，颜色呈淡黄、褐黄色或黄色，颗粒成分以粉粒为主，富含碳酸钙，大空隙和垂直节理发育的一种特殊土，因其分布范围大，工程性质独特而广受关注。

铁路系统黄土地区既有研究和工程实践成果虽已十分丰富，但近几年随着黄土地区高标准铁路的建设也暴露出了一些新的问题，对这些问题和新的工程处理措施进行梳理，仍具有很强的现实意义。

1、黄土的特征及基本性质1.1、黄土的特征黄土在我国境内的地理分布之上拥有一定的区域性规律。

其沿线黄土主要可以依据自然地理分布条件以及特征将其划分为五种类型：高原地区类型、山前地带类、山前河谷平原地区类高山中山山地类。

通产可以划分为三种：高原地区类：一般都分布在陕西省至华阴之间的黄土台塬区，黄土连续大面积将其覆盖，地层发育较为完整，将第四纪下更新世至近代沉积黄土作为主要，其总体厚度则高于200m。

并且也是沿线黄土分布较厚的地区。

山（塬）之前的地带类：通常都会分布在黄土台塬前塬，而华山、骊山前缘地带。

这个地带的特点表现的狭长的带状分布，地层主要为第四纪上更新世或近代洪积黄土，在黄土会中经常有砂、砾石、碎石等等粗颗粒沉积物，其厚度通常都在10m左右。

河谷平原地区类：一般都分布在渭河平原之中，这是第四系上更新世以及近代冲积的黄土沉积物。

那么就组成了河谷阶地的上部。

在这之中经常会有砂类土，而厚度通常在10m左右，而这则是沿线分布比较大的地层。

1.2、环境及成因黄土是一种棕黄色或淡黄色的土。

它主要分布在亚洲、欧洲以及南北美洲。

而黄土在我国分布比较广泛、其厚度比较大，面积通常会达到63.25km2。

在这之中湿陷性黄土一般会占据到四分之三。

而关于堆积环境以及成因，刘东先生提出的“新风成说”曾在国际之上获得了广泛的接受。

黄土地区常见工程地质问题的浅析及对策事项摘要：本文从黄土的微观结构特征出发，系统阐述了黄土地区主要工程地质问题，接着研究了黄土地区常见工程地质问题的对策。

关键词：黄土地区；工程地质；对策一、前言工程地质问题的解决措施是保证工程质量优劣的首要前提，工程质量的优劣不仅关系到施工耽误的生存发展，而且关系到国家和人民群众的利益。

二、黄土的微观结构特征1、孔隙的类型黄土孔隙按其成因可分为原生孔隙及次生孔隙两大类。

次生孔隙这类孔隙的孔壁主要由次生碳酸钙组成。

一种是非晶质碳酸钙孔隙沉淀，常呈管道状；一种为结晶质碳酸钙沿孔隙生长呈晶簇状。

此外，还可以看到少量由植物遗体和粘土构成的孔壁。

原生孔隙是按照碎屑颗粒的排列方式，原生孔隙可分为支架孔隙，镶嵌孔隙和胶结孔隙。

2、孔隙的大小类型有特大孔隙、大孔隙、中孔隙、小孔隙及微孔隙之分。

特大孔隙：孔隙一般大于250微米，在剖面上自上而下显著地减少。

大孔隙：孔隙在16到25微米之间，在剖面上自上而下减少。

中空隙：孔径在4到16微米之间，在剖面上自上而下减少。

小孔隙：孔隙为1到4微米，在剖面上自上而下逐渐增多。

微孔隙：孔径一般小于1微米，在剖面上自上而下显著增多。

从孔隙的类型来讲，支架孔隙是引起黄土湿陷的主要孔隙，从孔隙的大小来讲，大孔隙和中孔隙则是引起黄土湿陷的主要孔隙。

三、黄土地区主要工程地质问题1、黄土的湿陷性由于黄土特殊的成因和结构,它的压密变形表现为压缩变形和湿陷变形。

所谓湿陷变形是指黄土在一压力作用下,浸水产生显著附加下沉的现象。

这种特有性质,是黄土工程地质研究的主要课题。

（一）、湿陷系数黄土的湿陷系数是研究与评价黄土湿陷性的重要参数,它的含义可以粗略地概括为单位厚度土层的湿陷值,也就是相对湿陷值。

相对湿陷值是指浸水产生附加的变形与浸水前的土样厚度相比较而言的。

黄土的湿陷系数,用途很广泛,可以用来衡量黄土是不是具有湿陷性,确定湿陷性黄土层的厚度与深度界限,确定湿陷性强烈程度等等。

湿陷性黄土对铁路工程的影响分析【摘要】黄土与一般粘性土相比，由于在物质成分和结构上的特殊性决定了其含水量较低，孔隙度较大，可塑性、膨胀性较弱，崩解性和透水性较强，常规力学性质较强，并具有独特的湿陷性。

本文介绍了湿陷性铁路路基的分布与形式，分析了湿陷性黄土对铁路工程的影响，探讨了湿陷性黄土施工常见问题的处理措施。

【关键词】湿陷性黄土铁路工程处理措施中图分类号：p642.13+1文献标识码： a 文章编号：一、前言黄土是我国分布广、厚度大、地层完整的一种特殊土。

主要分布在我国陕西、甘肃、山西大部分地区，宁夏、河北、内蒙古、东北三省、青海等地也有分布，占全国总面积的10%。

它是一种在第四纪以来沉积成壤的地质体，黄色或黄褐色，颗粒组成以粉粒为主。

黄土与一般粘性土相比，由于在物质成分和结构上的特殊性决定了其含水量较低，孔隙度较大，可塑性、膨胀性较弱，崩解性和透水性较强，常规力学性质较强，并具有独特的湿陷性。

二、湿陷性铁路路基的分布与形式众所周知，横贯我国东西的铁路线路主要为陇海线，而陇海线整条线路大部分都分布在我国的西北和华北地区，然而在这片广阔的土地上，分布着大量的湿陷性黄土铁路路基，同样的情况也出现在我国的宝中线、宝兰线、兰新线和兰青线等铁路线路。

这些湿陷性黄土主要为天然形成，在干燥的情况下它的强度很高，很难进行压缩，然而一旦遇水后，水会迅速地钻入黄土内部的空隙里，这时的黄土就会迅速变形。

技术人员通过对黄土样本的实验分析后得出，黄土内部的天然的孔隙和含有的易溶盐使得黄土在遇水后会迅速的变形甚至塌陷。

大量的可溶盐经过日晒后浓缩在较大的孔隙四周，这使得黄土颗粒之间加大了摩擦力，这时的黄土是不易滑动的，外加重力作用，黄土被实实的压实，此外，碳酸钙等物质同时会发挥粘结的作用，使得黄土在干燥时具有强度高、压缩性低等特点。

但是，一旦有水进入黄土土层后则会发生极大的变化，附着在孔隙四周的胶结盐等物质会迅速的溶解，从而降低了黄土土层之间的联结强度，外加受到重力的作用，以及建筑在黄土土层之上的建筑物的重力影响，孔隙之间原有的组织被破坏，土层之间的滑动现象出现，孔隙的面积不断缩小，黄土杏儿被压实，湿陷现象从此开始。

陕北黄土地区地质灾害的成因分析及防治措施研究摘要：陕北黄土高原地区黄土发育，沟壑纵横，地形切割强烈，总体地势西北高东南低。

特殊的地形、地貌及人类工程活动，造成滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害频繁发生，给人民的生命财产带来了极大的威胁。

本文通过对地质灾害调查及资料分析，综合研究区域内地质灾害的成因及防治对策，对防灾减灾，保障社会经济的可持续发展具有重要意义。

关键词：陕北地区，黄土高原，地质灾害，滑坡，崩塌，防治对策引言地质灾害是我国影响范围最广、造成损失最大的自然灾害之一。

目前，全球气候变暖，极端天气事件频发，地质灾害亦呈上升趋势，陕北黄土高原是我国典型的地质环境脆弱区，地质灾害易发，其中以滑坡、崩塌灾害最为突出，严重制约着该地区生态保护与高质量发展[1-2]。

以往工作成果尤其是地质灾害调查与研究工作程度相对滞后，已不能满足当地防灾减灾的需要，因此需要对该区的地质灾害成因和防止措施进行总结分析。

一、区域概况陕北北部位于黄土高原北部、吕梁山南端的边缘地带，行政隶属于延安市、榆林市地区，境内总体地势西北高东南低。

区内出露地层主要为三叠系砂、泥岩互层，晚更新世上更新统黄土和中更新世离石黄土在中生代三叠系基岩所构成的古地形基础上，覆盖侏罗系及新生界红土和黄土层，流水切割和土壤侵蚀造成沟壑纵横的地形地貌。

该区域地质灾害发育频繁；其中滑坡灾害与地层岩性有直接关系，崩塌发生的位置多分布在公路两侧和村庄房屋附近，这两类地质灾害都与人民生命财产安全息息相关。

二、地质灾害种类特征（一）地质灾害类型本文中陕北黄土地区的地质灾害指的是引起灾害或具有潜在危害的滑坡、崩塌、泥石流三类。

1.滑坡按照物质组成、滑体厚度、滑体体积、运动形式、发生原因、稳定状态、发生年代等方面分类，区内滑坡主要是由前缘牵引作用下，在自然环境和人类工程活动共同影响下形成的浅层小型土质滑坡，大部分滑坡处在基本稳定状态、其次为不稳定。

1.崩塌按照物质组成、崩塌体体积、稳定性等方面对崩塌进行了分类。

Construction & Decoration建筑与装饰2023年4月下 171湿陷性黄土地区岩土工程勘察中存在的问题及解决措施路少山 任睿祺 彭阿丽山西冶金岩土工程勘察有限公司 山西 太原 030032摘 要 在对湿陷性黄土地区进行工程勘察的时候，须查明土层的成分、湿陷系数、湿陷起始压力、湿陷等级及类型等性质；同时结合建筑物的特点、设计要求和周边环境，对地基进行评价，并对工程提出经济合理的地基处理建议。

不过，在现场勘察工作中，也存在不少困难，因此，本文针对目前我国工程地质勘察中出现的一些常见问题作了研究探讨，希望对工作实际进行借鉴和参照。

关键词 湿陷性黄土；岩土工程勘察；问题讨论Problems and Solutions in Geotechnical Engineering Surveying at Collapsible Loess AreaLu Shao-shan, Ren Rui-qi, Peng A-liShanxi Metallurgical Geotechnical Engineering Surveying Co., Ltd., Taiyuan 030032, Shanxi Province, ChinaAbstract When conducting engineering surveying at collapsible loess area, it is necessary to find out the soil layer composition, collapsing coefficient, initial collapsing pressure, collapsing grade and type, and other properties. At the same time, combined with the characteristics of the building, design requirements and surrounding environment, the foundation is evaluated, and the economic and reasonable foundation treatment suggestions are put forward for the project. However, there are also many difficulties in the field surveying work, so this paper studies and discusses some common problems in the current engineering geological survey in China, hoping to provide reference for the actual work.Key words collapsible loess; geotechnical engineering survey; problem discussion引言 在我国西北和黄河中部地区，湿陷性黄土以粉土为主，同时工程地质条件较复杂，黄土的湿陷变形成为工程建设必须解决的首要问题。

黄土滑坡的形成机理与防治措施摘要:黄土滑坡是公路工程地质中常见的问题,它的危害大,治理困难,一直都是公路工程中亟待解决的问题。

本文论述了黄土滑坡的分类、诱因及演变过程,并总结了几点防治措施,对实际工程有一定的指导意义。

关键词:公路地质黄土滑坡演变防治措施我国黄土面积广泛,约占陆地面积的6.6%。

主要分布在陕西、甘肃、山西以及宁夏等黄土高原地区。

黄土高原地区土质疏松、孔隙大、且含有较高的可溶盐,又受地貌条件及人类活动影响,水土流失严重,地质灾害频频发生。

而黄土滑坡是黄土地区最严重的地质灾害类型之一。

其规模大、危害性强已严重影响当地居民的生命财产安全,并制约经济的发展。

本文主要介绍一下黄土滑坡的分类、形成机理,提出了几种防治的措施。

并对未来研究的方向作了简单的展望。

1 黄土滑坡类型黄土滑坡是黄土高原地区的一种特殊的地貌,其分布有一定的群集性,各群集黄土滑坡的形成受地层结构、水文地质条件、侵蚀强度与深度、区域性地貌等组合因素。

按黄土滑坡地区的地层与结构的不同,黄土滑坡可分为:1.1 黄土内滑坡该滑坡滑动面(带)在地层内部,沿软弱夹层滑动。

如古土壤的顶部,有上层滞水润滑;或新老黄土的接触面不整合时,常会形成此类滑坡。

黄土内滑坡规模较小,一般小于10×104m3。

1.2 黄土—基岩接触面滑坡该滑坡又可分为黄土—基岩顺层滑坡和黄土—基岩切层滑坡。

其滑动面(带)位于下伏基岩的顶面。

此类滑坡规模较大,多超过10×104m3。

2 滑坡形成条件黄土滑坡的发生,是斜坡土体平衡条件遭到破坏的结果。

由于土体的特性不同,滑动面的形状有各种形式,基本为平面形和圆柱状两种。

当土体沿平面AB滑动时,其平衡条件为土体重力G所产生的侧向滑动力T等于或小于滑动面抗滑阻力F。

以稳定系数K表示,即,若,斜坡平衡条件遭破坏形成滑坡。

若,则斜坡处于稳定或极限平衡状态。

当土体沿圆弧AB滑动时,其平衡条件是滑动部分对O点的滑动力矩M1等于或小于随动部分对O点的抗滑力矩M2与滑动面上的抗滑力矩之和。

湿陷性黄土地区公路工程设计措施及处理对策1、湿陷性黄土分布及工程地质分区我国湿陷性黄土主要分布在山西、陕西、甘肃的大部分，河南西部和宁夏、青海和河北部分地区。

除此，新疆、内蒙、山东、辽宁和黑龙江也有湿陷性黄土分布，工程地质分区及代号为；○Ⅰ、○Ⅱ、○Ⅲ、○Ⅳ、○Ⅴ、○Ⅵ、○Ⅶ﹝见《湿陷性黄土地区建筑规范》附录A《中国湿陷性黄土工程地质分区略图》﹞。

河南省湿陷性黄土主要分布在三门峡盆地、伊洛河盆地。

孟津、偃师、巩义、上街、荥阳、郑州、新郑、禹州及太行山前部分地区﹝见《公路工程地质》14卷《论河南地区黄土及其公路病害》文章中《河南地区黄土地理环境分布图》﹞。

依《中国湿陷性黄土工程地质分区略图》，三门峡盆地黄土属○Ⅲ区关中地区黄土东端部，其湿陷厚度大，多为自重湿陷性Ⅱ-Ⅲ级场地。

其它地区黄土属○Ⅴ区河南地区黄土，其湿陷厚度小，多为非自重Ⅰ级场地。

2、黄土地层划分黄土地层划分表3、湿陷性黄土工程性质湿陷性黄土是一种浅黄色、褐黄色，以粉粒为主结构较松散的非饱和欠压密粉土，具有大孔隙和垂直节理，在天然湿度下，其压缩性较低，强度较高，但遇水侵湿时，土的强度显著降低，在附加压力或附加压力与土的自重压力下引起的湿陷变形，是一种下沉量大，下沉速度快的失稳性附加变形﹝当单位厚度的土样在该试样深度处上覆土层饱和自重压力作用下产生湿陷变形为自重湿陷﹞，诱发路基和构造物病害，特别是自重湿陷性黄土。

在地形起伏多变，地表径流容易汇集的地方，其土质松散，垂直节理发育的黄土中易形成漏斗状、竖井状、串珠状潜蚀陷穴和暗穴不良地质现象，是潜在的路基病害。

4、湿陷性评价4.1湿陷性的判定当湿陷系数δs＜0.015时定为非湿陷性黄土；当湿陷系数δs≥0.015时定为湿陷性黄土。

当湿陷系数δs≥0.015时，应做自重湿陷性试验﹙δzs为自重湿陷系数），δzs≥0.015定为自重湿陷性黄土。

4.2湿陷程度湿陷性黄土的湿陷程度，可根据湿陷系数值δs的大小分为以下三种：当0.015≤δs≤0.03时，湿陷性轻微；当0.03＜δs≤0.07时，湿陷性中等；当δs＞0.07时，湿陷性强烈。

交通科技与管理191工程技术0　前言在我国，黄土分布广泛，总面积可达63万平方公里，而黄土主要分布区位于我国华北、西北等干旱、半干旱地区。

黄土的形成时期是第四纪地质时期，形成环境气候干旱。

土体结构欠固结、结构性强，且孔隙比大[1]，因此受到水影响后，由于自身重力或者受到上部荷载（建筑物、车辆动载等）作用下，发生湿陷变形，即黄土地基或者路基会发生显著沉降，给各种建造于湿陷性黄土影响范围的工程带来巨大危害。

1　工程概况呼北国家高速公路山西省隰县至吉县段（隰县～大宁）两阶段施工图设计阶段工程地质勘查项目主要包括国道G209影响段加宽改造、互通匝道、匝道收费站、管理场区及连接线勘察工作，我作为项目技术骨干负责互通立交组相关工作，互通共设置6条匝道和一座桥梁，5处涵洞、2处挡墙以及8段深挖路堑。

2　勘察所含不良地质条件该项目正处于我国黄土地区，分布有大面积黄土区域。

由于黄土本身性质，土体结构及矿物组成和化学成分，造成了黄土特殊的工程性质，例如土体结构疏松、孔隙发育造成其具有特殊性质，而这些性质不利于工程开展，同样也造成了诸多不良地质条件，常见问题主要有湿陷性、人工坑洞等。

本次项目勘查过程中，本人作为技术骨干所负责的互通立交部分勘查工作中，在寨子枢纽东川河大桥、A 匝道1号桥、DK0+630~DK0+678右侧深挖路堑等段落均发现有中等~严重程度（即Ⅱ~Ⅲ级）的自重湿陷性黄土，厚度可达3~15米；午城服务区等段落发现落水洞极易发育，局部有小规模土质崩塌，同时发现有废弃窑洞等不良地质条件。

3　不良地质条件形成原因3.1　湿陷性湿陷性是黄土所特有的，“别具一格”的工程地质特性，其产生与黄土的形成条件、物理化学性质即土体结构密不可分。

形成于第四纪地质时期的黄土，是气候干旱的环境下，沉积形成的，土体颗粒以粉土为主，干燥状态下孔隙比大、欠固结是其具有湿陷性的主要原因，干燥状态下孔隙比大，给土体受到水的影响而湿陷留下了空间；同样的道理，土体本身欠固结，在土体自重或上部荷载影响下极易发生湿陷。