黄土地区路基病害类型与成因

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1、黄土地区路基病害类型与成因　　1．黄土陷穴成因　　黄土地区修筑的路基，在雨季时大面积汇集的雨水，沿着黄土的垂直节理和大孔隙向路基内部渗透、潜流，溶解了黄土中的易溶盐，破坏了黄土结构，土体不断崩解，水流带走黄土颗粒，形成暗穴，在水的浸泡和冲刷作用下，洞壁坍塌，逐渐扩大形成更大的暗穴或出露于地表的其他形态的陷穴。特别是在地形起伏多变、地表径流容易汇集的地方，而土质松散、垂直节理较多的新黄土中最易形成陷穴。典型的路基陷穴如图7-1所示。黄土陷穴的产生是黄土的湿陷性及水的潜蚀淋溶作用的结果。黄土的湿陷性是产生陷穴的内在原因，水的潜蚀作用是产生陷穴的外部诱因。湿

2、陷性黄土是一种质地松疏，具有大孔隙和裂隙的土，水较容易在黄土中渗流，当渗透水流的水力梯度较大时，水流将黄土中的黏土粒和粉土粒带走，从而扩大了黄土的裂隙或大孔管道。渗透的水流断面扩大后，渗透流速加快，更加提高了水流的侵蚀和搬运作用。这种由于渗透水流从黄土中携带走细颗粒的过程称为机械潜蚀。除此之外，水在渗透过程中，将土中易溶盐溶解并带走，使黄土固结强度下降，这种作用称为化学溶蚀作用。　　黄土的自身特点，为陷穴产生提供了本质条件。(1)湿陷性黄土是一种土质疏松，主要成分为粉土颗粒组成的特殊土，其细微颗粒极易遭受潜蚀；(2)黄土中易溶盐含量丰富，对强度起作用的

3、结构状碳酸钙，在含CO2的水或酸性环境中，易受水溶蚀，破坏黄土的内部结构，使之变得松软，有利于地下水渗透，加速了渗流作用和机构潜蚀作用；(3)大孔隙和裂隙发育，为水的渗透提供了便利通道，加速了机械潜蚀。　　黄土地区特殊的水文气候条件，为陷穴的产生提供了有利的外部条件。该地区雨量很少，但较集中，全年暴雨多发生在7、8、9三个月，尤其在暴雨后，大量地表水迅速积聚，且有一定的水压力，水透过黄土像通过一个小吸管被吸下去。陷穴一般中间大，进口和出口小，有直入的也有斜进的，随着水的下渗方向变化各异。水钻进大孔隙后，先就近下渗，挤压临近土体形成空洞，尔后空洞不断扩大

4、，待下层土颗粒逐渐密实，水向下渗的速度变慢。若水源继续有补给，则向横向渗流，待水力逐渐减弱，洞穴出口就变小。由于水开始下渗时冲击力大，直接下渗，向两边扩散小，因而进口也小。　　微地形地貌特征，对陷穴产生也有一定影响。一般陷穴多发生在一边靠山，一边临深沟的地段，有时也发生在半填半挖路堑与路堤衔接处、桥涵台背填土处或者填土施工接岔处等，在地形起伏波折变化多的地方，特别是缓坡突然转为陡坡钓地段，也易形成陷穴。另外黄土地区，由于植被不发达，也为水的渗透提供了有利条件。图7-1为西吉一海原公路红羊段出露的典型黄土路基陷穴病害。　　2．黄土陷穴类型　　(1)根据黄

5、土陷穴的成因划分　　①由地表浸水形成的陷穴：黄土经水浸润，可溶盐溶解，同时水对黄土颗粒产生润滑作用，使黄土在水的冲力作用下发生变形位移和机械潜蚀，导致黄土下陷产生陷穴。　　②暗流的侵蚀作用形成的陷穴：地下暗流溶解了黄土中的可溶盐，使黄土结构遭受破坏，暗流又使细颗粒带走，在这种溶蚀和潜蚀作用下，使黄土中产生暗穴、暗洞、暗沟等。　　③因动植物和微生物作用引起的洞穴：植物根系深入土体，当植物枯死后，根系腐败遗留而成洞穴。也可以是老鼠、蛇、蚂蚁等动物挖掘出的洞穴等。　　④人为的洞穴：如坟墓、采矿的坑道、掏砂坑、窑洞等。　　(2)根据黄土陷穴的形态划分　　①碟形

6、地：具有直径数十米的椭圆形碟状凹地，深度一般为2-3m，边缘较陡。多发生在黄土塬部分或没有排水坡度的地方。由于降水不断聚集，并沿着孔隙和节理逐渐下渗，黄土不断浸湿，由重力作用下陷而成。　　②漏斗状陷穴：产生在黄土塬边缘，或谷坡附近，常见成群分布，口径不过数米，底部有时还散布着小孔穴。由于坡面上径流的集中，水沿节理下渗潜蚀而成。　　③竖井状陷穴：陷穴边缘陡峭，口径与深度相差数倍。由于陷穴底部堆积着崩塌下的土块，随着地下水进一步的冲刷搬运逐渐加深，有时可达20多米，多发生在阶地的边缘径流汇合处。　　④串珠状陷穴：多沿沟床分布，一般发生在沟床的变坡处。沟壁塌

7、落下来的土堆，成为地表水径流的障碍物，当洪水季节，上游水流到此遭受堵塞，遂向下渗流而成。　　⑤暗穴：形态多种多样，可直可曲，忽大忽小，通常为陷穴的通道，也有单独成盲沟、暗河存在的。由地下水的溶蚀和潜蚀而成。有些特殊的暗穴是人为因素造成的。　　3．黄土陷穴的分布规律　　黄土陷穴的分布具有一定的规律性。从地貌看，在黄土塬的边缘、河谷阶地的边缘、冲沟两岸及河床中都常有陷穴分布。阶地边缘、河谷两侧多为坡积的松散黄土，易被冲蚀，因而离阶地斜坡和沟谷斜坡越近，陷穴越多。阶地高差越大，沟谷越深，由于地表水通过阶地边缘斜坡地带和沟谷斜坡地带时下渗越厉害，因而陷穴也越深

8、，有的可深达20余米。从地层上看，在疏松的新黄土层中，尤其是现代上层湿陷性黄土地层，陷穴越多越