貴州紅粘土的工程特性研究

吳 凱，徐 律

（1．貴州大學(xué)，貴州 貴陽 550003；2．中鐵六局集團(tuán)石家莊鐵路建設(shè)有限公司，河北 石家莊 050010）

1 引言

在貴州省內(nèi)，碳酸鹽巖系地層占全省巖石出露面積的70%以上，覆蓋在碳酸鹽巖系地層上的紅土，工程地質(zhì)界最早將其稱為紅粘土，后來紅粘土一詞就作為碳酸鹽巖系上的紅土寫進(jìn)了國(guó)家的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范和貴州建筑巖土工程技術(shù)規(guī)范中，在工程地質(zhì)和巖土工程界及地質(zhì)學(xué)科的教科書中都廣泛使用紅粘土一詞。

紅粘土是貴州省內(nèi)與工程建設(shè)關(guān)系最為密切的土類，在長(zhǎng)期的工程實(shí)踐中，人們已經(jīng)逐步認(rèn)識(shí)到紅粘土所具有的特殊土性，近年來對(duì)紅粘土特殊性的本質(zhì)展開了新的討論和研究，認(rèn)識(shí)到這種特殊土的性質(zhì)是由成分和結(jié)構(gòu)控制的，而特殊成分和結(jié)構(gòu)取決于成因。

2 紅粘土的工程性質(zhì)

紅粘土作為一種地區(qū)性特殊土，除了具有自己的物理特征外，還具有明顯的工程性質(zhì)：

（1）紅粘土在粒度及結(jié)構(gòu)上具有高分散性與高孔隙比；在力學(xué)性質(zhì)上具有高強(qiáng)度與低壓縮性。

（2）紅粘土除受地表水影響之外，在濕度狀態(tài)分布上顯示出上硬下軟的特性。

（3）紅粘土地基因下伏基巖溶蝕的溝槽發(fā)育，巖石起伏很大，土層厚度變化懸殊，地基沉降均勻性很差。

（4）紅粘土土體中一般都發(fā)育有裂隙，呈網(wǎng)狀分布，裂隙面上呈有鐵質(zhì)薄膜。隨著土體失水和得水過程，裂隙可隨季節(jié)而張開或閉合。裂隙的存在，使土體由整體結(jié)構(gòu)變?yōu)樗閴K狀結(jié)構(gòu)。

（5）紅粘土具有以收縮為主的脹縮性，亦即天然狀態(tài)下收縮量大大超過膨脹量。

（6）裂隙紅粘土具有較強(qiáng)的透水性。

貴州紅粘土的土質(zhì)特性與一般土有很大區(qū)別，土體特征與其他母巖紅土有較大區(qū)別，這都與它的成因密切相關(guān)。

3 貴州紅粘土的特殊含水性及力學(xué)性質(zhì)

貴州紅粘土含水性指標(biāo)比較獨(dú)特，天然含水率高于一般粘性土，常見值為 30%～65%，飽和度也很高，甚至出現(xiàn)大于理論最大值的不合理現(xiàn)象。對(duì)一般粘性土而言，孔隙比大，含水量高，則土的力學(xué)性質(zhì)相應(yīng)地較差，因而工程上常根據(jù)粘性土的這些物理性質(zhì)指標(biāo)，間接的評(píng)價(jià)土的力學(xué)性質(zhì)。紅粘土不符合普通的規(guī)律，它在高孔隙性及高含水量的物理性質(zhì)下，卻具有相對(duì)較好的力學(xué)性質(zhì)。表1是貴陽某實(shí)際工地取土所取得一些常規(guī)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

表1 紅粘土常規(guī)試驗(yàn)成果

4 紅粘土中的工程地質(zhì)問題

（1）紅粘土受所處的位置和形成條件等因素影響，其性質(zhì)與厚度在平面上和縱向上都是不均勻的，尤其在貴州巖溶發(fā)育的石灰?guī)r地區(qū)紅粘土厚度變化極大，易造成地基的不均勻沉陷，因此不應(yīng)將紅粘土視為均質(zhì)體，應(yīng)按其稠度和成分不同將其劃分為不同的土質(zhì)單元，然后分別予以評(píng)價(jià)。

（2）濕度狀態(tài)是紅粘土的主要物理力學(xué)指標(biāo)，也是影響紅粘土工程性能的重要因素，主要表現(xiàn)為對(duì)地基承載力及壓縮性的影響，是評(píng)價(jià)地基性能的重要參數(shù)（貴州紅粘土的濕度狀態(tài)較周邊云南、廣西的稍大）。故在巖土勘探中應(yīng)按濕度狀態(tài)劃分土質(zhì)單元。

表2 紅粘土按溫度狀態(tài)分類

（3）強(qiáng)烈的失水收縮使紅粘土表層裂隙很發(fā)育，破壞了土體的完整性，降低了土的強(qiáng)度，增強(qiáng)了透水性，這對(duì)于淺埋基礎(chǔ)或邊坡的穩(wěn)定性都有影響。

（4）紅粘土中常有“土洞”存在（與下伏碳酸鹽類巖石的巖溶發(fā)育關(guān)系密切），其下伏基巖中常伴生著溶洞、溶槽及溶溝等不良地質(zhì)現(xiàn)象，對(duì)建筑物地基穩(wěn)定性極為不利。

5 結(jié)束語

本文就貴州紅粘土的一些基本工程性質(zhì)和地質(zhì)問題做了分析與研究。紅粘土是紅土中性質(zhì)特殊的一類土，土性特征和土體特征與一般性土以及其它類型的紅土都有所不同，貴州紅粘土含水性的兩個(gè)指標(biāo)（天然含水率和飽和度）都具有高值特征，與相同稠度狀態(tài)下的一般粘性土相比均偏大。紅粘土具有非常好的力學(xué)性質(zhì)，這對(duì)建造建筑物具有非常好的作用。本文所分析的紅粘土工程地質(zhì)問題對(duì)紅粘土的地基處理有一定的科學(xué)指導(dǎo)意義。

1 姜洪濤.紅粘土的成因及其對(duì)工程性質(zhì)的影響［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2000（3）：33～37

2 唐大雄、劉佑榮、王清等.工程巖土學(xué)［M］.北京：地質(zhì)出版社，1999：22～23

3《建筑地基工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007－2002）

4《貴州建筑巖土工程技術(shù)規(guī)范》（DB22146－2004）