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湿陷性黄土是如何产生的?

对黄土湿陷的原因和机理的各种不同论点,可以归纳为内因和外因两个方面。内因主要是由于土本身的物质成分(颗粒组成、矿物成分和化学成分)和其结构,外因则是水和压力的作用。 1. 毛管假说…

对黄土湿陷的原因和机理的各种不同论点,可以归纳为内因和外因两个方面。内因主要是由于土本身的物质成分(颗粒组成、矿物成分和化学成分)和其结构,外因则是水和压力的作用。
1. 毛管假说
Terzaghi指出当潮湿砂土内的不连续水分积聚在颗粒接触点时,相邻颗粒孔隙中水和空气交界处的表面张力,使土粒拉在一起。水浸入土中后,表面张力消失,于是砂土溃散。有的学者曾用这种观点来解释黄土的湿陷,以后遭到反对。J.G.Dudley认为毛细压力是黄土中形成细粉粒粘结和絮凝粘粒粘结的重要因素。黄土中的毛细作用是存在的,但将其作为湿陷的主要原因值得商榷。常宝琦曾用风干的扰动土样制成试件,虽然破坏了毛细管通道,消除了弯液面作用,仍然有很大的的湿陷性。
2. 溶盐假说
黄土中存在大量的可溶盐。当黄土的含水量较少时,易溶盐处于微晶体状态,附着在颗粒表面,起着一定的胶结作用。这种胶结作用是黄土加固内聚力的一部分,受水浸湿后,易溶盐溶解,这部分强度就丧失了,因而产生湿陷。
我国湿陷性黄土中的易溶盐含量都较少,不是组成加固内聚力的主要部分,难溶盐含量虽高,但其溶解很缓慢,因此,较多的观点认为易溶盐的溶解不是产生湿陷的主要原因。
3. 胶体不足说
认为黄土的湿陷性是含有小于0.05mm颗粒含量小于10%的土所固有的性质,这种土缺少胶体部分;如果有显著数量的胶体,则膨胀可防止湿陷的发生。朱海之认为当粘粒含量大于15-20%时黄土不具有湿陷性,但发现兰州西盆地北岸二级阶地上的黄土粘粒含量大于30%,却湿陷性强烈。
4. 水膜楔入说
低含水量黄土在细颗粒(主要是粘粒)表面上包裹着的结合水膜一般很薄,溶解在其中的阴、阳离子的静电引力较强,将表面带负电荷的粘粒连接起来,形成一定的凝聚强度。当水进入土中时,结合水膜变厚,象楔子一样将牢固连接的颗粒分开,使土粒表面产生膨胀,体积增大,引力减弱,凝聚强度降低,因而产生湿陷。水膜楔入说能较好地解释黄土在水一进入就会立即发生湿陷这一现象;但是,还不足以解释各种复杂的湿陷现象的(如湿陷性的强弱、自重湿陷与非自重湿陷等)产生。 
5. 欠压密理论
黄土是在干旱或半干旱气候条件下形成的。风成黄土在沉积过程中,表面受大气降水的影响。在干燥少雨的条件下,大气降水浸湿带的厚度常少于蒸发影响带的厚度,a-a线以上土层在降水期,土中含水量较高,处于最优压密条件,但由于土层薄,自重压力小,未能得到有效压密。随黄土继续堆积,a-a线提高,在新的a-a线与b-b线之间的土层,大气降水影响不到,但蒸发过程继续进行。由于水分减少,盐类析出,胶体凝结产生了加固内聚力。
虽然上覆土层压力增大,但不足以克服土中形成的加固内聚力,因而成为欠压密状态。如此循环往复,使得堆积的欠压密土层越来越厚,一旦水浸入较深,加固内聚力消失,就产生湿陷。当降水量少,干旱期长时,欠压密程度大,而且欠压密土层也较厚;反之,黄土欠压密程度就弱,形成的欠压密土层也较薄。欠压密论易于解释我国黄土为什么西北部湿陷性强,东南部弱这一规律。
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