黄土地质学(6篇)

黄土地质学篇1

【关键词】黄土高原；综合治理；植被保护与修复；生态学

近年来，由于全球生态环境越来越不规则的现象频繁发生。对此，国家加大对我国生态环境治理的投入，高度重视我国的西部大开发工程，多次强调对西部地区包括我国的黄土高原地区加快速度实行退耕还林、还草，加大对黄土高原的绿化、恢复黄土高原的植被、改善生态环境。但是，就目前黄土高原综合治理的现状来看，还存在着多方面的问题，需要我们引发对其综合治理的生态学思考。

一、对黄土高原综合治理的现状分析

由于黄土高原其特殊地理位置的存在，致使其生态系统显得格外脆弱，对自然灾害的抵御能力较低。在众多地貌特征中，黄土高原处于由沿海向内陆、由平原向山地高原、由森林向草原、由湿润向干旱的过渡，其自然条件多样复杂、相互交错，导致黄土高原缺乏稳定的自然生态环境条件，生态系统十分脆弱，易引发地质地震灾害、气象灾害及水旱灾害，从而导致频繁的发生水土流失、土壤侵蚀、泥沙淤积等自然灾害现象。然而，由于人类不科学的采集、开发与利用，对地表植物进行大规模的滥砍滥伐、过樵过牧，致使生态环境本就脆弱的黄土高原引起强烈的自然环境反应，极大地增加了黄土高原自然灾害发生的频率。

究其以上黄土高原综合治理的现状来看，黄土高原的生态环境已然遭到了破坏，并且恢复起来极为困难。据历史资料详细记载，黄土高原本是沟壑稀少、原貌广阔、植被茂盛的地区，随着人口的日益增加以及人类大量的开采活动，加剧了黄土高原环境的恶化，由于其植被的日渐减少，气候开始变干、土壤大范围的遭到侵袭。显然，在黄土高原生态环境遭到严重破坏的今天，其根本原因是由于人们对植被的大量开垦导致其植被大量减少，使黄土高原的整个生态系统遭到破坏。要想通过对黄土高原进行综合治理使其恢复原貌，仍存在着很大的压力及挑战，必须从根本上对黄土高原的植被进行保护与修复。

二、对黄土高原植被保护与修复的生态学思考

1、必须坚持保护与修复并举的治理方法，加快黄土高原生态系统的恢复

根据黄土高原综合治理的现状分析，必须坚持对黄土高原植被保护与修复并举的方法，才能加快对黄土高原生态系统的修复。

（1）对黄土高原植被保护的生态学思考

所谓保护，就是首先应停止人们对植被大量的开垦和采集，加大力度停止人为的破坏和负面干扰，并通过相关部门加强对黄土高原现有的植被资源进行有效的控制和合理的利用，维护其向良好的方向进行转化，避免其生态系统的恶性循环。

（2）对黄土高原植被修复的生态学思考

所谓修复，就是通过大量的人力、财力、物力重新建立一个原始的、适合其发展的黄土高原生态系统。这种方法也正是当前国际生态学领域研究的重点课题，当然，要想通过对黄土高原进行深入的研究分析，从而找出原始的生态系统，凭借当今的经济条件和科学技术很难实现，就算有充分的经济基础和先进的科学技术支持，要想找到黄土高原原始生态系统的可能性也几乎为零，更不用说重新建立一个适合其发展的原始生态系统了。因此，应该把保护放在首位，把修复定位在对生态功能被破坏或生态功能受阻的情况下，实行保护与修复并举的方法，加快其生态系统的恢复。

值得一提的是，对于黄土高原植被的修复方面，没必要一定要修复到最佳的原始状态，当然这种状态也是无法实现的，那么只要我们将其整个生态系统恢复到某个相对稳定的适中状态即可帮助其整个生态系统自身迅速、持久的提高生产力，靠自身生态系统的维护与发展，最终营造适合黄土高原自身存在及发展的最佳生态环境。

2、制定黄土高原植被保护与修复的规划，并符合客观自然规律

为了响应国家对加强黄土高原生态系统重建的号召，在对其进行植被保护与修复之前，应制定一个符合客观自然规律的生态建设规划，使其在黄土高原的植被修复、生态建设、退耕还林的全过程中，有据所循，对黄土高原生态系统的恢复与整治中可能存在及容易出现的问题，有更加全面的应对措施和解决途径。例如：黄土高原存在着明显的地域差异，其在类型表现上的多样性以及空间尺度上的多级性，都反映了自然界是一个多级的物质系统，并且各级物质系统都有其独立存在发展的客观规律，这些客观规律，在自然界普遍存在且不以人的意志为转移。因此，在进行黄土高原生态系统重建、植被保护与修复的治理前，应制定符合客观自然规律的植被保护与修复规划，确保对黄土高原生态系统的重建及整个治理过程中的科学性、决策性。

结语

随着经济的日益发展和人口的不断增加，全球的生态环境频繁发生着不规律运行的现象，近些年，地质灾害、气象灾害、水旱灾害等在全世界频繁发生。挽救全球生态系统失衡现象是当前刻不容缓急需解决的问题，我国加大对西部大开发工程的建设与投入，也正是在为挽救全球生态系统失衡现象贡献自己的力量，同时为我国自身的发展提供良好的保障。现如今，我国黄土高原生态环境已经遭到了严重的破坏，要想改善其生态环境必须从根本上加大对植被的保护与修复工作。然而，要想恢复黄土高原良好的生态系统，是一项久远且艰巨的任务，需要我们通过长期的不懈努力、学习以及加深对其植被保护与修复的思考，才能绿化我国的荒山、为我国经济的发展提供良好的生态环境大前提。

【参考文献】

[1]韩新辉.黄土高原退耕还林还草工程生态效应及作用机理研究[D].西北农林科技大学，2008.

黄土地质学篇2

全球变化研究中的一个重要方面是研究过去、现在和未来的气候环境变化。有人曾形象地指出，新近时期古气候环境的历史是藏在大自然用密码写就的一本本“秘笈”当中的，世界各地的科学家们正在解释和读懂三本这样的“秘笈”：一本是深海沉积，一本是南极和格陵兰的冰盖，还有一本则是中国的黄土高原。黄土高原是具有全球意义的研究对象。

为什么人们如此重视黄土高原？

首先，与极地和深海不同，黄土高原位于人类过去和正在居住的地球的陆地表面；另外，最近的研究还证实，它是迄今为止被发现的历时最长（约2200万年）、最完整的古气候记录的保存者。

中国的土地上拥有这样一本“秘笈”，而且已经读懂了一部分，这令我们深感幸运。当然，还有很多更加引人入胜的故事等待我们去解译。这是一项严肃而又艰巨的任务，也是一次振奋人心的挑战。黄土高原秘密的不断发现，提示着地球科学一个新时期的到来，至少在亚洲大陆上是如此。

作为大自然打造的三个近代气候环境档案库之一，黄土高原的独特之处在于，这里生活着上亿的人口。他们拥有百万年的历史；他们的生活和未来的发展需要科学；他们需要认识自己在自然界所处的位置，需要了解祖先和自身所经历的复杂的环境演化历史。

黄土高原是由黄土构成的。什么是黄土？形象地说，黄土就象人们常见的、发生在我们身边的“沙尘暴”。2002年3月18日北京就出现过一次特大沙尘暴。近年来，人们对北方发生的沙尘暴非常注意。国家也已投入大量资金治理由于不合理利用土地而产生的沙尘暴源地和影响地，以保障我国社会经济的可持续发展。

从沙尘暴的物质成分来看，它与黄土十分接近。黄土是一种风成沉积，主要由粒径为0.01～0.05mm的粉砂级颗粒组成，成分包括石英（约占60%）、长石、云母等和少量重矿物，富含碳酸钙(7%～30%)。黄土多大孔隙、松软且具有湿陷性。

我国古代称沙尘暴类型的降尘为“雨土”，根据孙继敏和张明银的研究，自1966年到1999年，174个气象台站共记录了60次能见度在1公里以内、中等严重程度、持续2天以上的沙尘暴。最近40年来的降尘记录说明，中国黄土高原是亚洲风尘的一个沉降区，以兰州为中心，共发生过24次降尘。这与地质上黄土高原的黄土堆积以兰州为最厚是一致的。中国大陆降尘的次数和厚度都是以兰州为中心的。

以近代沙尘暴作为黄土形成过程的参照来研究，黄土高原是一个巨大的天然实验室。黄土的发生和沉降记录表明，黄土高原是一个积累了至少2200万年、基本连续的实验数据的实验室，一个可供重建2200万年以来黄土高原及其周边地区环境演变历史的实验室，可提供这个地区未来发展的情景(scenario)。

黄土高原这个天然实验室的内容是什么呢？是研究今天干旱化的环境及过去和未来的景象。黄土高原的风尘沉积（黄土和古土壤）可以直接指示其物质来源区的干旱化过程，风力搬运的动力学机制；沉积速率、粒度变化等气候指标还可以和其他两本“秘笈”中的章节相对应。它可以告诉我们黄土沉积的时空特征和规律，也就是它自己的“历史”，同时帮助我们解读其他两本“秘笈”。

二、黄土高原简介

黄土高原分布于北纬34°～35°之间（图1），总面积约380842平方公里，黄河贯穿其中。在同一纬度，欧洲和北美的黄土地带构成全球的小麦和玉米带，西方人称之为“面包篮子(BreadBasket)”。黄土高原占据了全国耕地面积的1/5，养活了全国1/5以上的人口。这里水土流失严重，每年通过黄河输出的泥沙为16亿吨，是尼罗河的30倍、密西西比河的90倍。

在地貌学上，黄土高原可称为一个巨地貌单元。长期的侵蚀和切割形成了黄土高原特有的地形，最常见的为峁、墚和塬。

峁：多分布于黄土高原北部，为圆锥形丘陵，是一种发育在各种黄土堆积上的参丘；

墚：多分布于黄土高原中部，为长条形的脊状地形，是一种叠加的古侵蚀地形；

塬：多分布于黄土高原南部，为平台状地形，由多层叠覆的黄土／古土壤层构成。

黄土高原是中华民族文化的发祥地之一。西安东南的蓝田县发现了110万年前的蓝田直立人(Homoerectuslantianensis)化石和石器。塬区的黄土地层最为完整和连续，因此地质工作多集中于塬区，以此为突破口来解释黄土高原这本“秘笈”并告诉人们它所经历的故事。在近代中国地质学家对黄土高原的研究中，共发生了6次较大规模的破译黄土高原密码的科学事件。

三、六次破译黄土高原的密码

（一）红色土地层的建立——第1次解译密码

黄土作为一个地质单元为早期来华工作的西方地质学家所注意，始自19世纪。庞培利、李希霍芬、奥勃鲁契夫、安特生等认为中国黄土系风力搬运并沉积于草原的产物。中国地质学家于1920年起开展黄土研究。1930年，德日进和杨钟健作了黄土地层与古生物研究，这一工作是开创性的。他们将黄土高原黄土划分为上下两大部分，上部称马兰黄土，下部称红色土。这是一个以“观察地质”为主要工作方法的以分类定名为主要工作内容的时代。他们第一次把中国黄土高原厚达300余米的黄土划分为马兰黄土，红色土A、B、C等四层，并按其中所含古脊动物化石定为现在仍延续使用的第四纪的早、中、晚期，是在前人工作基础上（未分期）的一个突破。尽管囿于当时的认识没有解决红色土的成因问题，但他们严谨的古生物和地层划分工作已经成为后人典范。

（二）古土壤层的发现——第2次解译密码

新中国成立以后，黄土高原的建设和水土保持工作、建筑工程的地基础工作和对人民群众各种疾病的防治等，对黄土研究提出了新的要求，也开始了黄土与环境研究的新阶段。20世纪50年代，土壤学家朱显谟、石元春等对黄土和黄土中古土壤层的研究表明，黄土层中所夹的红色条带，即德日进和杨钟健所称的红色土，实质上是一种褐色土型的古土壤层。在黄土高原的董志塬，洛川塬等地都可以发现多次黄土和古土壤相重叠产出的状况。

对黄土和古土壤序列的认识破译了红色土的红色条带之谜，使人们对黄土有了一个全新的认识，古土壤的确认对黄土成因问题的讨论起了重要的作用。因为黄土和古土壤都是在风力作用下、气候环境的变化下所形成的，但对黄土作为风力搬运的沉积的时间认识则由十多万年，向前推进到了260万年。认识了巨厚的黄土高原是260万年来风力以沙尘暴的形式所形成的；而干旱的沙尘暴时期中间又有多次气候变为温暖湿润的时期。

破译了红色条带为古土壤层之后，使我们对黄土、古土壤层序的认识，从单纯地质学研究范畴、从沉积与剥蚀的概念下解放出来，进一步把生物的地质作用与黄土沉积结合起来。受当时流行的4次冰期理论影响，对黄土的形成环境中分辨出干旱与湿润的存在和多次的旋回等现象，未能作出进一步的解释。虽然黄土／古土壤时间序列已经相当长，且沉积连续、代表气候变化清楚，比研究程度较高的欧洲、美洲和全球其他地区的黄土对全球变化的代表性都强，但还未能明确中国黄土的这一特点。

在这一时期，王挺梅、朱海之等发现黄土在空间分布上具

有颗粗细自西北而东南逐渐变细的特点，并把黄土高原的黄土划分为砂黄土、黄土、粘黄土带，这一划分对黄土高原的水土保持工作，和黄河泥沙中粗砂的来源区以及黄河泥沙的治理提供了依据。

黄土地区地基的湿陷性问题研究，也从黄土地层的划分和分布、年龄的新、老关系等研究中得到有益的启发，取得了新的进展。黄土研究在20世纪60年代进行了总结。中科院刘东生与前地质部张宗祜以《中国的黄土》为题，在1961年国际第四纪研究联合会的第六次国际会议上发表了论文。60年代末期，对中国地方性疾病克山病的研究取得了成就。

附图

图1黄土分布图

（三）古地磁研究的发现——第3次破译密码

20世纪70年代，随着古地磁学、同位素地球化学、年代学等新学科和技术的发展，认识黄土的手段不断进步，破译密码的能力不断加强。黄土的研究从肉眼观察形成概念阶段进入到观察与测量和实验相结合的阶段，这也是一个从实验数据形成概念的阶段。

黄土与古土壤层的磁化率，随黄土与古土壤中所含磁性矿物的种类和丰度而变化。测量结果显示，黄土与古土壤的磁化率可以用来作为反映地质作用、环境变化的气候要素的替代性指标(ProxyData)。这一进步促使我们将黄土高原沉积与深海沉积进行对比；冰芯的研究结果也与黄土高原进行了对比，是黄土高原研究从建立区域性特征到进行全球对比的起点。这一时期总结性的工作为《黄土与环境》一书的出版。

（四）冬季风和夏季风的标志——第4次破译密码

认识到中国黄土与古土壤的磁化率作为古气候的代用指标以后，人们得到了大陆沉积和深海沉积这两本秘笈的对比。随之而来问题是：黄土为什么和怎样能够记录全球性古气候变化的问题。黄土和古土壤是通过什么机制把全球气候变化记录下来的？安芷生提出黄土和古土壤分别代表古气候环境的冬季风盛行和夏季风盛行的模式对了解黄土与古土壤的形成和解译其环境秘密有着重要的理论意义。

当代气象观测告诉我们，中国的沙尘暴事件受西伯利亚高压的影响，与西北方向吹来的风有关；而黄土高原的降水则主要是受来自东南方向的夏季风的影响，同海水的温度和海洋与大陆之间的距离有关。

黄土高原的主要气候控制因素——冬季风和夏季风如实地把全球冰期和间冰期的气候状况传送到亚洲大陆内部形成黄土高原；而黄土高原的黄土和古土壤层则忠实地把区域性的和全球性的气候信息记录于自身的密码之中。

丁仲礼利用黄土和古土壤中粒径＜2微米／＞10微米（0.002毫米～0.010毫米）的颗粒含量的比值作为冬季风搬运尘颗粒的风力强弱的代用指标，讨论冰期和间冰期的环境的变化。他所得到的曲线，可以与深海沉积中同时期的氧同位素(δ[18]O)曲线进行对比，吻合情况较好（图2）。

宝鸡的黄土剖面有160多米厚，在260万年的时间内共有32次黄土与古土壤的配对。它们代表了32次由暖湿到冷干的变化。这一结果证明了大陆冰期和间冰期的多次性，丰富了以前认为大陆仅有四次冰期的理论。

在大陆上无论是何种冰川，气候变化对其的影响均表现为冰川和冰盖边缘的进退。一进一退，后者往往破坏了前者所保存的信息，所以在地球的大陆上几乎找不到冰川消长的完整物质记录，因而它的记录也很难与深海沉积所记录的冰期与间冰期的结果相比较；而反映气候变化的连续的黄土与古土壤层则弥补了冰川的这一缺陷。黄土高原这本“秘笈”不仅记录了冰期与间冰期这种万年尺度的气候变化，而且还能显示更为微细的千年尺度的气候变化。

郭正堂利用甘肃西峰镇和陕西长武黄土塬区的剖面黄土与古土壤中的析出铁Fe[,2]O和全铁Fe[,2]O[,3]代表的风化强度比值作为夏季风的代用指标。Fe[,2]O和Fe[,2]O[,3]比值的高低说明，夏季风强盛时期，由于温度和湿度的增加，其风化程度加大，在黄土形成时期则相对的风化强度减弱。这一代用指标较常用的以磁化率作为夏季风的代用指标有其优点，也可以与深海δ[18]O同位素研究的结果对比。说明其具有全球意义。

从20世纪80年代以磁化率作为气候的代用指标，到90年代以颗粒比值代表冬季风强度，以风化指数代表夏季风强度，中国黄土研究逐步跨入了多种代用指标并存的时代，亦即是用更多的方法解译黄土高原秘密的时代。这一工作为后来认识上新世红粘土为风成沉积开辟了新的途径。

附图

图2黄土粒度曲线与深海氧同位素曲线对比

（五）米兰柯维奇周期的启示——第5次破译密码

当前关于驱动第四纪冰期和间冰期古气候变化的学说以米兰柯维奇的天文周期假说较为普及。地球轨道偏心率、地轴倾角和岁差的周期性变化影响地球接受太阳辐射的总量和太阳能量在不同纬度和季节的分配。季节性的太阳光线在高纬度的变化，可以降低夏天的温度。假如夏天温度变凉，夏天的时间变短，则前一冬天的所积冰雪可以保持下来不被溶化。这样一个机制会导致冰川的增大，冰期的到来。轨道的变化在中纬度和高纬度会导致冷与暖的交替出现。Berger计算寒冷期的时间和第四纪冰川发展的冰期相吻合，所以他的结论是地球轨道的变化导致第四纪冰期的出现。

现代计算指出，仅是轨道变化本身不能导致冰川的前进或后退。轨道周期引起的地球系统的其他方面的变化则导致并增加这种变冷的情形；而这样一个相对较弱的初始的颤动可以被放大直到形成巨大的气候变化。有人研究认为，高纬度气候寒冷导致大面积森林消失，使太阳到达地球的能量被反射，导致地球变冷；冰川因而加大再反射更多的太阳能，致使冰期出现。

全球冰量的增加，特别是北极地区冰量的增加会导致西伯利亚高压的增强，这一增强可能会使得亚洲内陆干旱化加剧。黄土高原的形成可能更多地与此有关，而青藏高原的隆起也促进了干旱化的形成和黄土的沉积。

丁仲礼根据宝鸡黄土剖面研究了250万年来黄土与深海记录之间米兰柯维奇周期的比较，最近又详细而深入地对黄土高原中部和南部的宝鸡、灵台、蒲县、平凉、泾川五地的黄土粒度进行了大量的分析并发现，黄土与古土壤序列的变化自180万年以来，和深海的旋回几乎可以一一对比，并且都是在1百万～0.8百万年前以1.3万～4.1万年的周期为主；1百万～0.8百万年有一气候转型，此后以10万年周期为主。这一现象对黄土高原黄土—古土壤序列的形成机制来说可能是十分重要的。他认为这与全球冰量的变化有关。除大陆冰盖和海冰外，根据汪品先等对海岸带冰期时海水下降100米、暴露大片边缘海，增强了内陆干旱、半干旱区的干旱化。丁氏认为华北与北半球的气候变化的耦合是从1.8百万年前开始加强。

黄土高原这本“秘笈”可能和深海那本“秘笈”一样都有一个形成过程“简单”的特点，不像河流、湖泊沉积等形成过程复杂，因而对再造古气候历史比较有利。受米兰柯维奇周期理论的启发，人们对于2.6百万年来、特别是1.8百万年来气候波动的历史和形成这种波动的原因、驱动力已经有了很好的认识和发现。

（六）青藏高原让风吹干了亚洲大陆——第6次破译密码

郭正堂等通过对董志塬的黄土和黄土下的上新世红粘土以及甘肃秦安的中新世晚期古黄土与古土壤序列（即以前称为甘肃系的地层）的研究，认为亚洲内陆荒

漠化起源于2200万年以前，由此到620万年之间为较稳定的干旱化和气候波动时期，形成了秦安的黄土。自620万年到500万年是一个干旱时期，500万年到360万年这段时间则是一个相对温暖湿润时期。360万年以后黄土高原粉尘沉积的速率表现为持续增长的趋势，到260万年这种再次增长加强，第四纪黄土大量沉积。

在这研究一阶段，以黄土作为干旱的象微的形成时间向前推进了，增长了近10倍。这在亚洲大陆是一个惊人的发现。

国内学者对中国干旱化历史的认识有两次大的突破。一次是在20世纪20年代，把亚洲干旱的历史由13万年放大到260万年；一次是90年代到现在，把干旱的历史放大到600万～800万年（上新世红粘土的重新认识为黄土），再由600万年又放大到2200万年。（秦安古黄土与古土壤层的发现），其结果有三：一是说明亚洲内陆干旱化发展的历史与全球冰量的增加有很大的可比性，表明大约自2200万年以来北半球冰量的发展也是亚洲内陆干旱化的一个重要驱动力。二是新的认识。对过去上新世红粘土层，即常说的三趾马红粘土，回归为风成黄土，或风尘沉积，对过去的中新世甘肃系（部分）回归为风成的黄土或风尘堆积。这样形成了自2200年来的一个陆地的“风尘堆积系”。大陆的“风尘堆积系”和深海中的深海沉积，构成的全方位的区域性对比，提示我们可能要重新认识新近纪(NEOCENE)或新第三纪亚洲大陆的历史。三是大面积古老风尘堆积的内因驱动力、干旱的发生发展和青藏高原的形成与发展的关系，可能导致以往研究的结果，如360万年的青藏高原的隆升等项研究的进一步深化，也提出新的问题：如何认识2200万年前开始的中国大陆北部的强烈的干旱化？与青藏高原的形成和隆起在时间和空间上的关系如何？这是一个今后应当考虑的问题。

2200万年以来的一段时间虽然在几十亿年的地质时间表中不是很长的一段，但和人类的存在的时间相比较还是相当长的，即使从600万年起来算也有好几倍。这种持续的风力和今天环境中的风力同是地质营力。

黄土地质学篇3

关键词：黄土滑坡形成机制控制作用

0前言

滑坡灾害是指组成斜坡的岩土体在各种自然、人为营力因素影响下受重力作用沿一定的滑动面（带）整体向下滑动，对人民生命财产和各项社会活动以及资源所造成的灾害。延安市内滑坡是最发育的地质灾害类型，具有分布面广，数量大，活动性强，破坏性大的特点。然而，黄土-红粘土滑坡在延安市总滑坡灾害中占有巨大的比重，具有很大的研究意义。

1黄土-红粘土坡体的概述及形成

在上新世(N2)的近三百多万年间,黄土高原处于相对稳定的近似亚热带的古气候环境,黄土高原大部分地区广泛沉积了一套以湖相为主的红色土状沉积,因富含三趾马化石而称为三趾马红土,其厚度在数米与上百米之间。岩性主要红色的硬粘性土,并夹有砂、砂砾的层状红色地层。

由于构造运动，在长期的风化剥蚀作用下，上新世的红土以及其他老地层遭受强烈的风化剥蚀，形成了相对高差较大的红土高原区和在平缓的古剥蚀面上发育的薄层红色土状风化壳。此后在北方干冷古气候环境的季风作用下,大面积的风成黄土堆积开始形成。尤其是晚更新世时期，马兰黄土的大量堆积，在广大的古高原面上普遍形成了厚层黄土覆盖层。

中更新世末期的湿热古气候和地壳强烈隆起，在离石黄土和老地层表面形成了风化壳，而后在地表水的强烈侵蚀切割作用下，黄土塬边和黄土梁沟间形成了大量的红粘土与黄土复合型斜坡坡体（见图1-1）。

到全新世早期，在全球气候变暖的大环境下，海平面上升，降雨量增多。降雨导致黄土高原大量冲沟的形成，沟谷水流对黄土斜坡带的侵蚀切割强烈；河水位暴涨时，侧向侵蚀加剧，在形成黄土高原地形破碎、沟壑密布的丘陵沟壑现代地貌特征的同时，导致了黄土塬边和黄土梁边三趾马红土与黄土不整合面的临空，使三趾马红土在岸坡和冲沟沟底局部。在这样的地层条件以及地貌特征条件下，形成了全新世早期数量众多的老滑坡。

2延安市黄土-红粘土滑坡的分布

根据调查结果，延安市内以红粘土为控滑面形成的滑坡，主要在富县、甘泉和北部地区吴起、延川、子长等地区出现较多，而在其它地区则出现较少，其具体分布图如图2-1所示。

3红粘土的主要特征

这里的红粘土主要是指新近纪红色粘土也叫三趾马红土（N2），主要为夹砂砾、砂的硬粘土。红粘土处于黄土层下，其下部多与侏罗纪或三叠纪的砂岩相接触，土体比较密实，透水性较差，土体中氧化硅的含量较少，而铝、铁、钛的含量甚多，钾含量明显减少，磷的含量较高。

分布比较广泛，但多不连续，多以不整合或者假整合位于前第三纪基岩面上。在区内零星分布，厚度变化大，一般5—12m左右，有的地段厚达20余米。红粘土中粘粒含量高，天然状态下含水率低，力学强度高，透水性差，但遇水后，其含水量显著增加，土层软化，强度降低很大，易形成弱结构面，往往导致滑坡灾害的发生。

4红粘土对滑坡的控制作用

新近纪红粘土层在全区内分布很不均匀，呈不整合覆盖于下伏地层之上。在降水集中季节，部分降水通过上部黄土层渗入，使红粘土层遇水软化，力学强度显著降低，形成软化夹层，且起到一定的隔水层作用。在有足够高差和临空面条件下，常常导致斜坡地带上覆地层沿着黄土层与红土层接触面发生滑移，形成变形失稳，其过程大致可划分为以下三个阶段：(1)卸荷回弹阶段；(2)压致拉裂面自下而上扩展阶段；(3)滑移面贯通阶段：变形进入累进性破坏阶段。黄土高原许多大型滑坡都与此有密切的关系。

据延安市内的灾害调查显示，红粘土（照片4-1）在区内大部分地区均有出露，但多分布在水流侵蚀较强的幼年期沟谷的下部，出露高度由数米到十几米不等，在黄土-红粘土复合坡体上形成的滑坡（不考虑红粘土以下的基岩地层）约占到了滑坡总数的13%。红粘土的特殊性质与地下水相互作用所引发的滑坡也多发生在沟谷的两侧。在红粘土与上覆黄同构成的层状复合斜坡中，由于上覆黄土结构疏松多孔，且多发育有垂直节理，形成地表降水良好的下渗途径。而红粘土又不易透水，易形成隔水层，使黄土与红粘土接触面上的黄土饱和，抗剪强度降低，形成滑坡（照片4-2）。

5结论

红粘土的工程地质性质对黄土-红粘土滑坡的稳定性具有极大的影响，往往能导致斜坡沿黄土层与红粘土层接触界面发生滑动，从而导致坡体失稳。因此，研究红粘土的工程地质性质对解决延安城市斜坡地带滑坡灾害发育规律和制定整治方案有重要意义。

参考文献：

[1]张宗祜等.中国黄土.北京:地质出版社,1989

[2]赵景波.西北黄土区第四季土壤与环境[M].陕西科学技术出版社,1994

[3]陈荣彬.黄土高原地区地质灾害调查方法及规律研究[D].西安:长安大学,2009

[4]赵景波,朱显谟.黄土高原的演变与侵蚀历史[J].土壤侵蚀与水土保持学报,1999,5(2):58～63

[5]刘玉海,张骏,倪万魁等.延安城市工程地质[M].中国地质大学出版社,1988.12

[6]曲永新,张永双,覃祖淼.三趾马红土与西北黄土高原滑坡[J].工程地质学报,1999,7(3):257～265

[7]孙建中,赵景波等.黄土高原第四纪[M].科学出版社,1991

黄土地质学篇4

[关键词]关黄柏；重金属；药材；土壤；污染

[Abstract]InordertoevaluatetheheavymetalpotentialpollutionofsoilandmedicinalmaterialsinmainproducingareaofPhellodendronamurense，wecollected32soilsamplesand32herbsamplesfromnortheastandnorthofChinacoveringfourprovinces.Inthisstudy，thedetectionofheavymetalcontentswasconductedbyICPemissionspectroscopyandatomicfluorescencespectrometry.TheresultsshowedthatthesoilfromallareasofPhamurensegenerallyreachedthenationalstandard.As，Hg，Cr，Cd，PbandCucontentofherbsamplesmettherequirtmentofthenationalstandardexceptHgcontentexceedingstandardslightinafewsamples.ThereasonofexcessiveHgwastheabilityofHgaccumulationinPh.amurenseandatmosphericenvironmentwaspolluted.So，nationalstandardandGoodAgriculturalPractice（GAP）mustbecarriedoutseverelyinPh.amurenseresourcesproduction.

[Keywords]Phellodendronamurense；heavymetal；herb；soil；pollution

doi：10.4268/cjcmm20160304

近年来中药材重金属含量超标已经成为中药质量控制领域中的热点问题[1-2]，有研究表明，部分中药材重金属含量过高[3-4]，不仅使得药材、饮片及成药的使用存在重大安全隐患，同时也制约了中药材的出口。中药材中重金属的含量与其基原植物的生长环境及生长过程密切相关，如土壤重金属含量背景[5-6]，植物重金属吸收特征[6-8]等。目前，有关中药材重金属安全控制的研究主要集中于栽培品种，因普遍认为野生环境人为污染较小，药材受到污染的风险也较小，对野生药材重金属安全控制的研究未受到重视，鲜有报道。

关黄柏为芸香科植物黄檗PhellodendronamurenseRupr.的干燥树皮[9]，药材主要来源于野生资源，其主要产区位于我国东北三省，目前对关黄柏产区土壤重金属含量背景、药材重金属含量以及黄檗对重金属的吸收特征等方面的研究尚未见报道。本实验对关黄柏主产区进行广泛取样，在同一样点同时采集土壤和药材样本，并分别对它们的重金属含量进行测定，评估关黄柏产地土壤和药材中重金属分布状况，并分析黄檗对重金属的吸收特性，旨在为关黄柏药材质量安全和药材规范化种植地提供理论及现实依据。

1材料与方法

1.1取样实验材料为2013年7―9月和2014年7―9月采集的辽宁、吉林、黑龙江和北京等32个关黄柏产地的土壤和药材样本，见表1。土壤样本按照随机多点混合的原则在样点采集，自然风干，过100目筛，供检测使用；药材样本采集于同一龄级（胸径15～20cm）黄檗胸径处韧皮部，按照等比例混合的原则将同一样点的样品等量混合，粉碎后过60目筛，供检测使用。

实验分析试剂为HNO3（MOS级），HClO4（优质级），氢氟酸（分析纯），超纯水（Purelab，ELGA）。实验分析仪器为IRISIntrepidⅡXSP等离子发射光谱仪（美国Thermo公司）、AFS3000原子荧光光度计（北京科创海光仪器有限公司）。

1.2检测精确称取0.5g土壤样品（自然风干，100目），置于聚四氟乙烯坩埚中，加入10mL氢氟酸和5mL高氯酸，静置过夜，次日将聚四氟乙烯坩埚置于可调电热板控温（120℃左右）进行消煮，消煮结束后用超纯水定容于25mL量瓶中，过滤得到供试品溶液。同法制备试剂空白溶液。

精确称取0.5g药材粉末（45℃烘干，60目），置于干净的50mL三角瓶中，加入12mLHNO3和3mLHClO4，静置过夜，次日置于可调电热板控温（160℃左右）进行消煮，消煮结束后过滤得到药材供试品溶液，用超纯水定容于50mL量瓶中。同法制备试剂空白溶液。

利用等离子发射光谱仪检测土壤及药材中的铬（Cr）、镉（Cd）、铅（Pb）、铜（Cu）含量，利用原子荧光光度计检测土壤及药材中的砷（As）和汞（Hg）含量。

1.3统计分析本研究运用单项污染指数和内梅罗指数进行测区土壤的单项污染程度与综合污染程度的评价[10]，单因子指数的数学表达式为[11-12]：PI=Ci/Si，单项污染指数是评估土壤中某一污染物的环境质量指数，分级标准如下：P≤0.7，清洁；0.7

运用富集系数评价黄檗（以药材计）对重金属元素的吸收特点，其表达公式为[14-15]：富集系数（C）=植物中某种元素含量/土壤中该元素含量，当C

数据的统计分析采用SPSS13.0统计软件和GraphPadPrism5软件进行。

2结果与分析

2.1土壤重金属环境质量评价本研究中32个关黄柏主要产地的土壤和药材重金属含量见表2。参照国家土壤环境质量标准（GB15618-1995）对关黄柏主要产地土壤重金属环境质量进行评价，见表3，各土壤重金属的单项污染指数和内梅罗指数见表4。单项污染指数结果显明，以国家二级环境质量标准对关黄柏主要产地土壤重金属环境质量进行评价时，除CL和JSJ2个产地存在轻度Cr污染外，其他产地均为生产的尚清洁区。以国家一级背景值为标准对关黄柏主要产地土壤重金属环境质量进行评价时，辽宁的CL，HHS，LT，FHS，BYS，吉林的YBG，LF，黑龙江的TT，BS，JS，LF，BA，等12个产地为As的尚清洁区；辽宁的CL，吉林的HSZ，黑龙江的JSJ等产地为Cr的尚清洁区；辽宁的FHS，BYS和黑龙江的SBL产地为Pb的尚清洁区；辽宁的CL，MJ和黑龙江的JSJ，SY等产地为Cu的尚清洁区；其他产地均为生产的清洁区。

采用内梅罗指数对关黄柏主产地土壤重金属环境质量进行综合评价，见表4，参照国家一级标准时，辽宁的CL，HHS，LT，FHS，BYS，MJ，吉林的LF，HSZ，黑龙江的JSJ，TT，JS，CF等12个产地属于尚清洁区；其他产地均为生产的清洁区；参照国家二级标准时，所有产地土壤重金属环境质量均能达标。

综上所述，32个产地中除辽宁的CL和和黑龙江的JSJ2个产地土壤的Cr含量超出国家二级环境质量标准外，其他产地的土壤重金属含量均能达到国家二级环境质量标准。结果说明关黄柏主产区的土壤环境质量优良。

2.2药材重金属质量安全评价参照2010年版《中国药典》相关药材项下重金属含量限定指标、《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》（WM/T2-2004）限量标准、《食品安全国家标准》（GB2762-2012），各重金属的限量为：砷As2.0mg・kg-1，汞Hg0.2mg・kg-1，镉Cd0.3mg・kg-1，铅Pb5.0mg・kg-1，铜Cu20.0mg・kg-1，铬Cr2.0mg・kg-1，见表3。药材As，Cd，Pb，Cu含量在32个样点均未超出限量标准，处于安全级内；药材Hg含量在LBD，HHS，LT，FHS，SDG，DQ，DQC，JS，YH等9个样点超出限量标准，在0.22～0.36mg・kg-1，超标率为28.1%，超标样点多分布于辽宁和黑龙江；药材Cr含量在黑龙江WC样点超出限量标准，为4.92mg・kg-1，其他样品均处于安全级内，超标率为3.1%。

2.3黄檗对重金属的吸收特征植物对元素的富集系数（也称为吸收系数）是显示其从土壤中摄取元素能力的一个重要指标。关黄柏药材重金属富集系数分析显示，其对重金属As，Cr，Pb的富集系数均小于0.1，表明关黄柏对As，Cr，Pb强烈贫化；对Cu的富集系数处于0.1～0.5，表明关黄柏对Cu相对贫化；对Hg的平均富集系数为9.494，32个产地药材中有24个富集系数大于3.0，2个介于1.5～3.0，4个介于0.5～1.5，说明关黄柏药材对Hg在绝大多数的产地具有较强的富集能力。由于土壤Cd的含量低于仪器检测线，因此未计算关黄柏药材对Cd的富集系数，见表5。

为了深入分析黄檗对Hg的富集特性，将32个样地按照土壤Hg含量进行分组，从低到高依次分为0.030（mg・kg-1）3个组，利用GraphPadPrism5软件对富集系数和药材Hg含量进行统计分析。3组样地之间黄檗的Hg富集能力有着显著的差异，黄檗Hg的富集能力随着土壤Hg含量的升高而降低；同时，3组样地之间药材的Hg含量在统计学上没有显著差异，药材的Hg含量处于同一水平，见图1。这说明黄檗对Hg的吸收是一个主动吸收过程，当土壤Hg含量相对较低时，黄檗对Hg具有很强的吸收能力；当土壤Hg含量相对较高时，黄檗对Hg的吸收能力就会减弱；但土壤本底值和吸收能力的差异不会影响到黄檗对Hg的吸收积累量，同龄级黄檗的Hg积累量是稳定在一定的范围内。

利用SPSS软件对药材中各重金属含量之间进行相关分析，结果表明Hg的累积与Pb（r=-0.413，P

3讨论

黄檗主要以野生为主，其生境受到人为影响程度较小，所以关黄柏主产区土壤质量均能够达到国家土壤环境质量二级标准，土壤环境质量非常优异。产地关黄柏药材重金属含量基本上达到相关行业的限量标准，As，Cd，Pb，Cu含量均较低，处于质量安全级别内，28.1%的药材Hg含量超标。黄檗对As，Cr，Pb元素的吸收有限，相对于环境，药材中的含量处于贫化水平，而对Hg有较强的富集能力且平均富集系数为9.494。

土壤重金属的本底值是影响中药材质量的重要因素之一，但本研究中，药材Hg含量超标样地的土壤Hg本底值均能够达到国家一级标准，故药材Hg含量超标另有成因。首先，不同植物对重金属富集能力有很大的差异，黄檗对Hg具有强烈的富集能力，富集系数在0.283～33.323（表5），平均富集系数为9.494，药材Hg含量超标的基本原因应该与植物黄檗对Hg的生物学吸收特性有密切关系。同时，样地所处的小环境也是造成药材Hg超标的可能因素，LBD等所有Hg超标样地的土壤Hg含量均低于国家一级背景值，且多位于人类社会活动较为频繁的地区，例如县城、乡镇、公路边等。所处大气环境受到车辆尾气、煤炭燃烧、工业生产等社会活动因素影响，容易使得大气环境质量受到污染，从而导致植物体内Hg含量较高，也有研究表明植物可吸收土壤Hg亦可吸收大气Hg[16]，因此推测大气环境质量也是影响药材重金属含量的一个重要原因。此外，有研究表明同属植物P.chinenseSchneid.的茎皮（川黄柏）重金属含量会随着树龄的增加而升高[17]，由于研究对象均为野生样品，同龄级黄檗的胸径大小可能受到气候的影响较大，所以认为药材样品Hg超标也可能与黄檗的生长年限有关。

4结论

关黄柏主要产地土壤环境质量基本达到国家二级标准，土壤环境质量非常优异，所产关黄柏药材的As，Hg，Cr，Cd，Pb，Cu含量基本达到《中国药典》、《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》等相关行业的限量标准，但部分样品存在Hg含量超标的现象。关黄柏基源植物黄檗是国家二级濒危物种[18]，野生资源蕴藏量有限[19]，人工种植是保证药材供应的必然手段，在营造药用林时应依据其对重金属Hg有较强富集能力的特点，选择土壤和大气中Hg含量低的地区进行关黄柏的规范化种植。

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黄土地质学篇5

【关键词】处理；湿陷性黄土；地质；特性；公路；施工

一、前言

湿陷性黄土主要分布在我国西部黄土高原地区，属于一种第四纪沉积物，主要为粉土颗粒。湿陷性黄所含有的碳酸盐非常丰富，其基本色调是黄色，当在荷载作用下且受到水浸湿时，其土壤结构就会迅速被破坏，同时还会失去相应的承载力，继而出现较为明显的下沉问题。目前在湿陷性黄土的研究上，关于造成其出现的说法有很多，有的认为是由于风吹所引起的，有的认为是因水源分布所造成的，而有的则认为是历史原因所引起，具体是哪一种目前还未有一个明确说法。当在公路施工过程中遇到湿陷性黄土，要想确保施工正常且有序地实施，保障施工质量达到要求，首先必须要对湿陷性黄土地质特性进行分析，基于此采取具有针对性的处理对此来予以处理和施工，以此确保施工质量达标。

二、湿陷性黄土地质特性的分析

因湿陷性黄土自身性质比较特殊，当在荷载作用下且通过下沉稳定以后，在受到水的浸湿时，其土结构就会迅速的被破坏，并且出现较为明显的下沉问题。因此，于湿陷性黄土进行公路施工的时候，必须要结合公路工程项目自身结构、在使用期间自身不均匀沉降程度、项目重要性以及其地基受水浸湿的可能性等，将地基处理作为核心采取相应的措施，以免地基湿陷导致项目受到影响或者危害。

在黄土整个结构中粗粉粒以及砂粒主要的作用为骨架，因湿陷性黄土自身所含砂粒比较少，再加上多数砂粒不可直接接触，而可直接接触的基本上是粗粉粒，一般情况下细粉粒依附于较大颗粒的表面，尤其是集聚于较大颗粒接触点位置和胶置一同当作填充材料。土体中包含的化学物质与其他黏粒大部分集聚于较大颗粒接触点位置，其主要的作用为胶结与半胶结。于天然状态条件下，因胶结物凝聚结晶作用被牢固粘结，因此湿陷性黄土自身强度相对较高，在遇水受到水的作用时就会造成胶结物软化，导致胶结物失去其原有的作用，造成土强度下降最终出现湿陷，目前国内常见湿陷性黄土其颗粒大部分是粉土颗粒。除此之外，在国内一些局部地区，其湿陷性黄土还含有相应的易溶盐，这些易溶盐一般以半固态或者固态形式存于颗粒表面。经试验证明，黄土是于半干旱或者干旱这种气候下所形成的一种沉积物，于早期生长时，土中所含水分会不断地蒸发，于土孔隙中毛细作用下部分水分会集聚于较粗颗粒接触点位置，并且一些水溶盐类、细粉粒或者黏粒等也均会在一定程度上集聚于粗颗粒接触点，最终形成为胶结。

于干旱这一气候条件下，不管是坡积和风积，还是洪积中黄土层，水蒸发量所产生的影响均比大气降水所产生的影响大。当其在形成阶段时，由于充分压力以及适宜湿度不可同时具备，对此也使得土层压密不够。其中接近地表大约2-3米的土层，由于受到大气降水对其的影响，通常情况下具备适宜且压密湿度，然而在此时土层上覆土重却非常的小，造成土层压密不够充分，最终形成为高空隙率以及低湿度湿陷性黄土。

三、湿陷性黄土公路施工的处理对策

在湿陷性黄土公路施工处理时，应结合地区地质与气候环境的实际情况，基于公路施工需求，采取相应的措施。在进行勘察时，通过现场取样，分析试验数据，对黄土特性及进行合理判定，判定湿陷性黄土类别、厚度以及湿陷等级等，通过经济对比以及分析以后，综合考虑工期以及工艺环境等相关因素，最终明确一个合理且科学的处理对策。在湿陷性黄土公路施工处理，常用处理对策主要有以下几种。

第一，强夯法。强夯法又被称之为动力固结法，即经重锤自由落下，强力夯实土体，从而使土体强度得到提高，使其压缩性得到下降，这种方式所需设备比较简单，且原理直观，适合在Ⅱ级或其以上的湿陷性黄土中应用。在施工过程中，首先应明确湿陷性黄土类别与等级等，结合施工现场情况，明确行夯击能、夯击范围以及夯点分为等。其次在施工阶段，应事先试夯，通过试夯以后明确相关施工参数和施工方案。因强夯会使一定深度内土含水量受到影响，造成处理效果不好，在此时应采取相应的土增湿或者减湿等相关措施，通常情况下于夯之前洒水或者换土。若在施工中出现橡皮土问题，则应及时停止夯击，在晾晒一段时间后，于夯击坑内添加碎石类粗骨料，接着再实施夯击。

第二，换填法。即把基底下湿陷性土层全部挖除或者将其挖到预计深度，接着以素土或者灰土实施分层回填以及夯实，其中换填厚度通常在1-3米左右，这种方式可使换填土范围以内湿陷性得到有效地消除，有效避免了地基由于附加压力所产生的一系列湿陷。在施工过程中，若黄土含水量比较大，或者局部区域出现进水现象，则可采取晾晒措施，对灰土或者素土含水量进行严格地控制，宁可小也不可大，若偏大则很容易使土体强度降低，导致变形问题出现。鉴于此，于碾压之前应实施含水量检测。同时换填处理宽度应达到要求，碾压设备在碾压过程中必须要碾压到位，尤其是边角位置的碾压。此外，在施工过程中碾压分层厚度一般不可超过30厘米，应逐层进行压实度的检测，确保其满足要求。

第三，灰土挤密桩法。这种方式又称之为孔内强夯法，即借助于机具成孔，通过杆状尖锤所具备的高压强夯动能，冲击夯扩孔内填料，对原土结构进行破坏，使填料于孔底以及空烈挤密以及压实，以此使土体结构得以改变，继而达到提升地基承载力以及消除湿陷垫目的。在施工过程中，首先应分析湿陷性黄土等级与类别等，明确处理范围、桩长、掺灰量以及桩径等，于施工前进行试验。其次在施工过程中可采取间隔跳打或者隔行隔列法来成孔以及成桩，记录好每一根桩孔夯击数、填料量以及夯实时间等相关参数，在成桩以后应对桩身质量实施抽检。要注意的是对于路堤填筑段应重新整平以及压实桩顶挤松土层。

结束语

综上所述，在公路工程建设过程中，黄土是一种比较常见的施工地质类型，对此在施工中必须要引起高度的重视。本文就湿陷性黄土四公路施工的地质特性以及处理对策进行了详细地阐述，望通过本文内容的介绍可为今后我国湿陷性黄土公路工程建设提供相应的参考依据，以确保其施工质量达到要求。

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黄土地质学篇6

关键词：湿陷性黄土；变形；组成；结构特性

中图分类号：P642.13+1文献标识码：A文章编号：

一、湿陷性黄土的组成及基本特征

黄土是一种欠压密土，而且具有不同程度的湿陷性，湿陷性也是黄土的典型特征。湿陷性黄土主要是指在受到覆盖土层的自重应力或是自重应力与土层上建筑物的附加综合应力的作用下，若此时水将其浸湿，那么土的结构将会被破坏，同时出现显著的下沉现象，而且强度也迅速下降的一种黄土。在我国，湿陷性黄土的分布范围大约占黄土分布总面积的四分之三，主要是位于地层的上部，厚度大约为10m～20m。

湿陷性黄土的主要特征：其颜色主要是以黄色为主，有灰黄、褐黄等颜色；其中有55%以上为粉粒；具有很多肉眼可以看见的大孔隙，孔隙比大约在1左右；黄土中有丰富的碳酸钙成分及其结晶；呈现出无层理、垂直节理发育；具有湿陷性、易溶性、易冲刷性、各项异性、失水干裂性等工程特性。

湿陷性黄土中有大量的原生矿物质，例如石英、长石、方解石以及绿帘石等等，由于这些矿物的化学性质较为稳定，具有较强的抗水性与抗风化的能力，而亲水性又较弱，因此，这些矿物对黄土的性质的影响主要是由矿物本身的性质所反映的。另外，湿陷性黄土中还含有微量的次生矿物，例如粘土矿物，虽然其在黄土中的含量不高，但是其对黄土的性质还是有较大的影响，主要表现为明显的控制作用。

二、湿陷性黄土的结构特性

黄土主要是分布在我国的西部，因为我国西部特定的气候条件、地理环境与物质组成等原因，湿陷性黄土在沉积的过程中所形成的结构状态与湿陷性黄土结构本身在新条件下的变化情况息息相关。而湿陷性黄土的结构特性主要包括以下三个方面：第一，由于湿陷性黄土富含碳酸盐类物质，因此具有明显的结构强度；第二，湿陷性黄土主要是以非饱和、大孔隙性为主；第三，湿陷性黄土对水具有较强的敏感性。这些结构特性将会对湿陷性黄土的力学形状与工程性质造成直接的影响。另外，湿陷性黄土最主要的特征就是湿陷性，而其湿陷性主要是由外因（浸水和压力）与内因（特殊的结构性，即黄土颗粒的排列方式与联结方式）共同作用而形成的。而且黄土的区域性变化规律为：从西北的颗粒状构成的架空接触式结构逐渐过渡到东南的凝块构成的镶嵌胶结式结构。

三、湿陷性黄土变形中结构性参数的变化

湿陷性黄土的结构发生改变的主要原因就是扰动、压力以及浸水。湿陷性黄土在未进行这一系列动作时原结构保持不变，表现出了一定的结构性。而扰动可以将黄土的联结作用以及已形成的稳定空间排列破坏，从而致使黄土颗粒间的胶结作用所表现出的结构势被彻底的释放出来。加压力则会使土骨架在受到压剪力的作用下，首先将会破坏其中联结较弱、不稳定的部位，然后次强联结和稳定部位的抵抗作用将会逐渐发挥出来，这样一来，黄土颗粒间的排列方式不仅被改变，其联结特征也将被改变。浸水主要是将黄土中的化学物质弱化、溶解，从而使其的胶结、吸力联结丧失。由此可见，在扰动、加压力以及浸水的作用下，黄土的结构将会发生变形。因此，笔者在三轴剪切试验的条件下通过原状土、重塑土与饱和土的三轴剪切试验对湿陷性黄土的结构参数的变化规律进行分析。

在三轴剪切条件下，随着应变力的发展，原状土体内部颗粒排列与胶结结构也在不断的发生变化，因此，原生结构将会遭到破坏，次生结构也将会逐渐生成。原生结构在压剪力的作用下，其抗力构成主要表现为胶结所产生的抗力、水膜吸力作用所产生的抗力以及嵌固摩擦作用所产生的抗力，而通过原状土重塑的扰动与浸水饱和等作用后原状土将会因胶结作用、土粒空间排列、水膜吸力作用表现出结构势的释放。

通过以上认识与分析，我们通过对原状黄土、饱和黄土和相同含水率与干密度的重塑黄土进行了三轴试验。在试验中，通过它们的应力与应变之间的关系可以得到给定应变条件下，不同结构状态土在扰动、浸水与加压力的作用下的主应力差分别为(σ1-σ3)y、(σ1-σ3)r与(σ1-σ3)s，它们分别表示的是各种情况下黄土结构性的变化，其中(σ1-σ3)y主要表示的是天然沉积黄土在剪切过程中，基于结构性变化的条件下的主应力的差值；而(σ1-σ3)r与(σ1-σ3)s分别表示的是扰动重塑土样与浸水饱和土样的主应力差。原状土的主应力差和重塑土的主应力差之间的比值与原状土的主应力差和饱和土的主应力差之间的比值相乘则可以反映出土粒的空间排列与粒间联结特征所反映的结构性。结构性参数的计算式如下：

从上述的结构性参数表达式中可以看出，黄土的原始联结越强，那么其扰动重塑后的强度损失也就越大，黄土的结构性参数也就越大；而在浸水的作用力下，结构性的破坏越大，黄土的饱和原状情况下的强度损失也就越大，从而致使黄土的结构性参数也就越大。根据上面的分析思想，我们利用三轴仪测出了原状黄土在扰动、加压力以及浸水等造成的变形情况下的结构性参数的变化规律。如图(a)～(e)所示：

从上图中可以看出，mσ和ε1之间的曲线呈现出规律性排列，当0.0＜ε1＜1.0%时，曲线呈快速上升趋势；当1.0%＜ε1＜5.0%时曲线呈快速下降趋势；当ε1＞5.0%时，曲线呈单调下降趋势，最后逐渐趋于1.0，而且所有曲线均在ε1=1.0%时达到峰值。

四、结束语

湿陷性黄土在我国的分布范围较广，当湿陷性黄土遇水出现变形时，土层及其上层建筑物均会受到相应的影响，将产生很大的变形，同时其承载力严重下降，严重影响上部结构安全，因此，为了避免湿陷性黄土在施工期间以及施工完成后出现严重的湿陷破坏，对湿陷性黄土的结构性分析是非常重要的。通过本文分析，笔者对湿陷性黄土的组成及基本特征进行了初步探讨，并分析了湿陷性黄土的结构特性及其变形中结构性变化的规律，以供相应设计时进行参考。

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