伊犁谷地风成黄土的工程地质特性的初步研究

摘要：伊犁谷地的山麓地段分布有大面积的风成黄土，这些形成于0.9~0.6Ma地质历史时期的风成黄土具有含水量低、孔隙比大、湿陷性等级高的特点，对伊犁谷地山麓地段的工程建设产生了严重的影响。本文通过对伊犁谷地风成黄土的分布、工程地质特性的初步分析研究，为工农业生产与工程建设在场地选择和地基处理方面提供了指导性意见，具有较强的实际意义。

关键词：伊犁谷地 ，风成黄土，工程地质特性，湿陷性，地基处理

引言

黄土的物理性质和力学性质具有区域性规律，宏观上已经早有认识，微观上也已得到证明。如运用扫描电子显微镜对黄土微结构进行研究，黄土微结构具有区域性变化规律，胡瑞林等应用分形几何理论研究黄土湿陷性,黄土颗粒定向分维值表现为明显的“群类相关特性”―区域性特点，黄土湿陷变形机理的结构理论认为，黄土结构骨架的集粒形态和骨架颗粒间的连结形式及骨架颗粒的排列方式等有着地区性变化规律。

新疆地区的黄土主要分布于天山北麓、准噶尔界山西麓、伊犁盆地、塔城盆地及博尔塔拉谷地等处，天山黄土主要分布在天上北坡以及天山内部的伊犁-昭苏谷地和大、小尤尔都斯谷地。天山黄土包括风成黄土和二次搬运水成黄土。而伊犁盆地黄土则主要为风成黄土，故其具有一定的区域性特征。

1.伊犁盆地风成黄土的分布规律

伊犁谷地风成黄土是新疆地区风成黄土的重要分布区，它形成于0.9~0.6Ma[1]地质历史时期（晚更新世晚期），是青藏高原隆起和中国西北及中亚地区气候干旱化的结果。

伊犁谷地的风成黄土主要分布在低山、丘陵地区，在伊犁谷地北侧，风成黄土披覆于科古琴山和博罗霍洛山南麓的山前地带，形成长岗状地形，厚度2~30米，分布上限西侧1200~1600米，东部1800~2000米。

2.伊犁谷地风成黄土的工程地质特性

2.1 颗粒组成特点

黄土的颗粒主要以0.01~0.005mm为主，占40~50%，其次为0.075~0.01mm，占30~40%，＜0.005mm的约占10~20%，含少量的粉砂，一般为1~3%。

2.2 物质组成特点

伊犁谷地风成黄土矿物成分比较复杂，分为碎屑矿物、粘土矿物，碎屑矿物主要为石英、云母和长石，占碎屑矿物的80%左右，其次有辉石、角闪石、绿帘石、绿泥石、磁铁矿等。粘土矿物主要是伊利石、蒙脱石、高岭石、针铁矿、含水赤铁矿等。

2.3 工程地质特性

（1）含水量及渗透性

伊犁谷地风成黄土的含水量低，表层干燥，含水量一般在2~6%，随深度有一定的变化，但一般也小于10%。

（2）密度与比重

风积黄土的湿密度与含水量关系密切，一般在1.33~1.90，平均值1.453，标准差0.099，变异系数0.068。

（3）孔隙比与孔隙率

风积黄土具有大孔隙结构特点，干燥、易碎。根据统计资料表明，孔隙比一般在0.8~1.1，大的可达到1.8、小的0.7，平均值0.982，标准差0.13、变异系数0.13。

（3）湿陷性和起始压力

湿陷性是风积黄土的最大特性，其主要指标为湿陷系数与自重压力，自重湿陷系数与湿陷起始压力。

湿陷程度是湿陷系数大小的判定参数，表1[6]是对86组原状样进行统计的结果,表明湿陷程度中等~强烈的比例占总数的74.4%。

表1 湿陷程度统计表

Tab.1 the collapsibility level statistic table

湿陷系数（δs） 湿陷程度 数量 比例（%）

δs＜0.015 非湿陷性 6 7

0.015≤δs≤0.03 轻微 16 18.6

0.03＜δs≤0.07 中等 27 31.4

Δs＞0.07 强烈 37 43

3.风成黄土与地基处理

3.1 风成黄土地段工程建设地基问题

由于黄土的湿陷性造成的工程建设质量问题很多，主要表现在以下几个方面：

（1）勘察方面：一般条件下，在厂址选择时往往只重视其他条件，而或略地基这一因素，造成厂址选择不当。

（2）设计方面：因存在Ⅰ~Ⅱ湿陷性，而没有按黄土规范采用相应的结构措施，以及防水措施标准偏低或根本没有防水措施，由此造成建成的建筑物发生倾斜、地面凹陷等问题。

（3）施工方面：地基处理质量不符合要求，没有部分或全部消除黄土的湿陷性，导致建筑物基础不均匀沉降、无法使用等。

3.2 地基处理的常用方法

伊犁谷地风成黄土分布地段工程建设的地基处理常用方法主要为强夯和灰土桩。

（1）灰土桩：主要处理地下水位以上、深度在5~15米的湿陷性黄土的一种加固方法，它利用打入钢管套或振动沉管在地基土中成孔，然后在孔中分层填入灰土后夯实而成灰土桩。

（2）强夯：采用重锤对地基土施加很大的冲击能，以提高地基承载力，降低土的压缩性，消除黄土的湿陷性。同时还能提高土层的均匀程度，减少可能出现的差异沉降。在伊犁谷地，根据黄土的含水量高低一般采用中等能级和高能级强夯。

4.结语

伊犁谷地风成黄土分布广，形成地质历史延续时间较长，具有大孔隙率、中等压缩性、含水量低、湿陷程度大、自重和非自重湿陷等级高等特点，给工程建设的地基处理带来了较多问题。

参考文献：

[1] 杨胜利，青藏高原及邻区黄土磁性地层与环境事件研究[D].兰州，兰州大学，2004

[2] 董磊，新疆伊犁地区黄土的成因及分布规律探讨[J]，山西建筑，2008，34(19) :95-96

[3] 张鸿义、黄洪标等，新疆新源山区黄土滑坡的形成条件与防治措施建议[J]，新疆地质，2004