黄土古土壤对滑坡的影响.docx

对黄土-黄土古土壤的几点认识古土壤是指地质历史时期形成的土壤。其主要形成于第四纪时期,在第三纪地层中也有少量分布[1]。我国黄土主要形成于240万年以来,分布面积极广,西起甘肃祁连东端,东达太行山脉,南抵陕西秦岭,北到长城以北,总面积达63万平方公里,在黄河中上游形成了蔚为壮观的黄土高原地貌,该处黄土厚度较大,发育良好,地层完整,黄土中分布了结构连续、清晰可见古土壤。黄土古土壤是黄土在气候温暖潮湿,地质构造相对稳定时期形成的风成堆积物,古土壤在堆积过程和堆积之后,始终受到内外地质及其生物作用,与外部环境产生了物质和能量的交换,其物理化学成分、结构力学特征均不同于黄土。例如,黄土古土壤中,其有机质和钙质含量有所提高[2],而其渗透性有所降低,与黄土有明显不同。由于古土壤是在古气候环境下生成的,因此,早期对于古土壤的研究主要集中在重建古地理环境问题、第四纪地层划分问题上,例如杨明生、张虎才[3]等研究了洛川黄土剖面末次冰期间冰段弱古土壤分子化石及其古植被与古环境的问题,王永焱等根据地层解除关系、岩性以及考古资料,对第四纪地层进行了更加详细的划分。在国内外,对于黄土力学特征的研究较早,直到上世纪90年代以来,人们逐渐对黄土古土壤工程力学性质进行研究,但这些大都是基于不同年代沉积的黄土,刘祖典指出,黄土沉积历史越久,黄土抗剪强度越高。李保雄、苗天德指出,随着含水率增加,黄土c值ψ值呈现不同的变化规律。刘海松[4]、彦斌等[5]根据洛川黄土-古土壤剖面,研究黄土力学性质随底层深度变化规律时,黄土地层随深度有不同幅度的波动规律,这些现象都间接反映出黄土古土壤对黄土力学特征变异性影响。近年来,在地学方面,对黄土古土壤色度特征分析[6]、粒度特征分析[7]、矿物分析、磁化率分析以及化学元素研究较多,这些研究仍然以重塑古环境、古气候为主,但与工程相关的地质问题研究较少。下面,本人对古土壤相关地质问题的研究提几点自己的观点。[8]认为,黄土实际上是成壤作用不发育的黄色土壤,而黄土古土壤相对于黄土而言,其成壤作用更明显,这实际反映的是黄土堆积速率的快慢以及后期成壤作用的强烈程度,堆积速度缓慢,成壤作用越发育,黄土改造越明显,因此,黄土堆积速率的大小是古土壤发育的一个重要原因。地壳间歇性升降运动对古土壤的发育也意义重大,例如,黄河黄土阶地中发育的古土壤,大多都是地壳沉降-黄土堆积-地壳上升-地表剥蚀-黄土壤化-地壳下降-黄土再堆积形成的,这明显产生了沉积间断,属于典型平行不整合界面。,李同录等[9]在研究黄土中水分迁移规律时,应用现场试验,对黄土和黄土古土壤的物理参数进行测量,如表1所示,由表看出,古土壤天然密度、含水率、液限以及粘粒含量明显大于黄土,黄土古土壤的压缩系数、湿陷系数小于黄土,而黄土古土壤的垂向和横向渗透系数远远小于黄土,相差两个数量级,因此黄土古土壤可以看作是黄土层中的相对隔水层,产生这种明显差异的主要原因是离石黄土Q2古土壤底部含钙质结合层,马兰黄土Q3古土壤含有钙质结核。这种相对弱透水层使得地下水在古土壤层附近富集,地下水在黄土-古土壤界面起到弱化土体强度和润滑作用,黄土内部发育的垂向裂隙和该界面切割黄土,为黄土滑坡提供了条件,这种情况,尤其发育在黄河黄土阶地的缓倾古土