黃土的性質及結構

夏艷華

黃土的性質，黃土顏色棕黃，性質疏松，質地較為均勻，多屬粉沙壤土至粉沙粘壤土。我國黃土多認為是風成土，其物質主要來源于中亞和我國西部沙漠、戈壁地帶，但不排除青藏高原冰磧物和凍融作用產物可能為其提供一定的物質來源。在我國北部，馬蘭黃土分布非常廣泛，北起長城南至秦嶺。在廣大的黃土高原地區除少數山嶺外，幾乎都被連續的馬蘭黃土所覆蓋，與較老時代的黃土一起形成了今天特殊的黃土地貌。馬蘭黃土的厚度自西北向東南遞減，最大厚度位于黃土高原西北部，六盤山以西一般為30-50米，在隴東和陜北的北部也較厚，一般在30米以上，往南至綏德一帶為10米左右，再南翻過黃龍山后其厚度僅為5-6米。本次野外測試試驗測試50厘米深度以上表層土壤的土壤抗侵蝕能力指標，即測試馬蘭黃土的土壤抗侵蝕能力指標。劉東生研究表明黃土高原上馬蘭黃土的性質有如下規律：

1.馬蘭黃土的粒度組成主要為粉土（0.05-0.005毫米），其含量常>50%，變化在37.2-70.0%之間。細紗（>0.05毫米）含量一般為15-30%，粘粒（<0.005毫米）含量為10-25%。絕大多數屬于粉質亞粘土。馬蘭黃土的粒度組成呈現著由北向南、由西向東逐漸變細的規律。根據細紗和粘粒的含量可以分為砂黃 土、黃土、粘黃土三個帶。其中第Ⅰ帶為砂黃土，細紗含量23.6-72.4%，粘粒含量7.0-20.7%，中位數 Md 為 0.026-0.076 毫米；第Ⅱ帶為黃土，細紗含量11.1-31.5%，粘粒含量8.1-30.4%，中位數Md為0.016-0.032毫米；第Ⅲ帶為粘黃土，細紗含量11.4-21.9%，粘粒含量18.0-27.8%，中位數Md為0.018-0.027毫米。

2.馬蘭黃土的碎屑礦物成分在>0.01毫米粒級中有50余種，主要是石英、長石和碳酸鹽礦物，它們的含量>95%。各地黃土中礦物成分基本相似，但其中重礦物成分從西北向東南有下列變化：⑴比重較大的礦物（比重4.5-5.0）逐漸減小，比重較小的礦物逐漸增加。如在第Ⅰ帶內比重較大的含量為20.73-23.44%，比重較小的含量為18.17-20.27%；第Ⅱ帶內比重較大的含量為20.00-21.43%，比重較小的含量為16.48-21.46%；第Ⅲ帶內比重較大的含量為17.63-20.09%，比重較小的含量為14.41-23.36%。⑵不穩定礦物自西北向東南逐漸減小，而穩定、極穩定的礦物則有所增加。

3.馬蘭黃土的化學成分主要是SiO2和Al2O3，含量常>60%，其次為Fe2O3和CaO，Fe2O3含量一般為3.0-6.0%，CaO含量多為7.5-10.5%。上述主要化學成分自西北向東南亦呈逐漸變化的趨勢，其中Fe2O3和Al2O3自西北向東南逐漸增加，馬蘭黃土中硅酸系數（2 3 2 Al O SiO Ki = ）和PH值自西北向東南有逐漸變小的趨勢，而CaCO3含量自西北向東南有所增加。

黃土的結構如同馬蘭黃土物質成分一樣，馬蘭黃土的結構也呈現自西北向東南區域性變化規律。劉東生研究表明：黃土高原上馬蘭黃土的結構有如下規律：1.骨架顆粒的區域性變化：馬蘭黃土中大于>0.1毫米的顆粒極少，大部分是0.02-0.04毫米的顆粒。根據顯微鏡下觀察，在其骨架顆粒（0.25-0.05毫米）中>0.05毫米的顆粒自西北向東南減少。第Ⅰ帶砂黃土為 25-5%，第Ⅱ帶黃土為5%左右，第Ⅲ帶粘黃土<5%。同時骨架顆粒的滾圓度逐漸變大，從第Ⅰ帶為棱角狀過渡到第Ⅲ帶多為滾圓或半棱角狀。2.膠接形式的區域性變化：馬蘭黃土中細粒膠接物自西北向東南增加，膠接結構強度是土結構在生成過程中形成的一種膠結性的聯結強度，是結構性粘土特有的，伴隨土體結構的生成而生成，隨土體結構的破壞而消失。黃土是在干旱半干旱條件下形成的，季節性的短期雨水把松散的干燥粉砂顆粒粘結起來，而長期的干旱使土中水分逐漸蒸發，土孔隙中的毛細作用使少量的水分連同溶于其中的鹽類都集中在粗粉砂的接觸點處，可溶鹽逐漸濃縮沉淀成為膠結物，與附于 粗粉粒表面的膠體顆粒、腐殖質膠體共同增強了土顆粒間抵抗滑移的能力，阻礙了土體的自重壓密，形成了以粗粉粒為主體骨架的架空結構集合于粗粉粒接觸點處的各種膠結物質和水分子形成了膠結性的聯結，該聯結強度〔加固凝聚力〕與原始凝聚力、吸附凝聚力和摩擦強度共同保持著黃土的天然結構，當黃土的天然結構在外力作用下發生破壞時，土粒間的接觸點破壞，粗粉粒接觸點處的各種膠結物質和水分子形成的膠結強度逐漸喪失，吸附凝聚力亦有部分喪失。

課題名稱：高職建設工程管理專業與本科土木工程專業“3+2”一體化人才培養銜接研究

批準文號、項目編號、鄂職院字[2016]42號、2016A06