黄土地区挖方路基病害及处治措施研究

黄土地区挖方路基病害及处治措施研究一、前言我国的黄土分布很广泛，其中以西北地区黄土地层最厚、最完整、发育好、地层全，其特征比较典型。由于黄土具有特别的湿陷性，黄土挖方地区时常发生公路病害。黄土地区公路病害与黄土的工程特性有重要关系，其中最典型的是黄土的湿陷性。本文围围着黄土的湿陷性，分析黄土的结构与构造，湿陷机理与影响因素，提出处治对策，为合理地防治黄土地区公路各种病害供应依据。二、黄土的结构特性1.黄土的结构和构造(1)物质成分黄土的颗粒成分以粉粒为主，一般占总重55%以上，其中粗粉粒(0.05mm～0.1mm)含量又大于细粉粒(0.01mm～0.1mm)的含量。黄土中的粘粒，大部分被胶结成集粒或附在砂粒及粗粉粒的表面。黄土中的粉粒和集粒共同构成了支承结构的骨架。较大的砂粒则“浮”在结构体中，由于排列比较疏松，接触联接点较少，构成一定数量的架空孔隙，而在接触联接处没有或只有少量胶结物质。常见的胶结物质有聚集在联接点的粘粒，易溶盐与沉积在该处的碳酸钙、硫酸钙等。(2)多孔隙性①大孔隙，直径约0.5～1.0mm，肉眼就可辩识;4 ②细孔隙，是架空结构中大颗粒的粒问孔隙，肉眼看不见，可在放大镜下观看到;③毛细孔隙，由大颗粒与附在其表面上的小颗粒所形成的粒间孔隙，肉眼更看不见。(3)节理新黄土中原生柱状垂直节理发育，未发觉有构造节理。老黄土中普遍发育有斜节理，属构造节理。节理特殊是构造节理，对路基边坡稳定带起掌握作用，对黄土冲沟的发育和黄土暗穴的形成也常起掌握作用。黄土的垂直节理极为发育，往往引起黄土沿垂直节理发生大规模崩塌和急溯源侵蚀，造成悬崖陡壁和“U”型沟谷，严重影响着公路建设。2.黄土的水理特性(1)渗水性由于黄土具有大孔隙及垂直节理等特别构造，故其垂直方向的渗透性较水平方向大。新黄士的渗透性强，老黄土的渗透性差，所以新老黄土地层的接触带常为地下水出露的地带，其四周往往有不良地质现象发生。(2)收缩和膨胀性黄土遇水膨胀，干燥后又收缩，多次反复简单形成裂缝及剥落。由于黄土在积累过程中，土的自重作用使粉粒在垂直方向的粒间距离变小，所以具有天然湿度的黄土在干燥后，水平方向的收缩量比垂直方向的收缩大，一般约大50%到100%.这种收缩与膨胀特性，易引起路基明显变形，边坡沟洞发展和稳定性下降。4 (3)崩解性各类黄土崩解性差异特大，新黄上浸水后，很快就全部崩解;老黄土则要经过一段时间才会全部崩解;而红色黄上浸水后，几乎不崩解。所以新黄土湿陷性明显，而土层越老，崩解性越小，湿陷性也越小。3.黄土的力学特性(1)抗剪强度原状黄土的各向异性：由于垂直节理及大孔隙的存在，原状黄土的强度随方向而异，黄土水平方向的强度较大，45o方向强度居中，垂直方向强度最小。(2)湿陷性黄土浸水后在外荷载或土自重的作用下发生的下沉现象，称为湿陷。湿陷性黄土按其受力来源不同又可划分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土两大类。湿陷机理至今还未被完全揭示出来，多认为胶结盐类的溶解是黄土湿陷的原因。三、黄土地区挖方路基病害调查与分析(1)后缘拉裂4 黄土中的天然应力场主要为自重应力，在开挖前，自重应力以垂直方向为主，由于人工快速开挖，形成高陡临空面，其应力要进行调整，调整的结果是应力的偏转，即形成平行于坡面的最大主应力和与之垂直相交的最小主应力，两应力的交线成为剪应力轨迹，最大主应力的偏转程度与坡高和坡型有着直接的关系，边坡越高越陡，剪应力在坡脚越集中，同时在坡脚形成较高的压应力集中。(2)滑移破坏黄土中存在相对隔水层，其坡脚一些地段是相对隔水的泥岩、泥质砂岩及风化剥蚀面，相对黄土而言，这些层位其渗透系数较小，一般为之间，黄土的掩盖较厚，一般状况下，在降水过程中，不可能入渗到达下部相对隔水层，但是由于张裂隙及一些大的孔洞存在，在降水时地表水形成面流，会沿这些裂隙、孔洞直接灌入到达一定的深度，加之地下水的侧向补给就会在该处形成地下潜水或上层滞水，便黄土呈现流塑或软塑状态。这样在坡体重力作用下就会沿着薄弱面产生滑动，使边坡破坏。4