次生紅粘土與原生紅粘土的物理力學(xué)性質(zhì)對比

【摘要】原、次生紅粘土在分布情況、結(jié)構(gòu)、強度上都存在差異，次生紅粘土因為在搬運過程中受到擾動，破壞了原有紅粘土粒間的膠結(jié)連結(jié)，使得其物理力學(xué)性質(zhì)指標有所改變。本文選用貴陽某勘察場地，對場地內(nèi)的原生與次生紅粘土的外表特征進行對比分析，對兩類土的物理力學(xué)性質(zhì)進行實驗對比。

【關(guān)鍵詞】次生紅粘土；物理力學(xué)性質(zhì)；對比分析；判別；依據(jù)與基礎(chǔ)

1、紅粘土在貴州的分布

紅粘土分布具有明顯地域性。碳酸鹽類巖石在貴州省分布很廣，沉積巖分布區(qū)域約在省內(nèi)面積的85%，其中約70%的地區(qū)均為碳酸鹽巖系地層，碳酸鹽巖紅土是貴州省內(nèi)分布范圍最廣的土類，不連續(xù)地覆蓋在地形相對較低的碳酸鹽巖系組成的緩丘上或盆地、洼地中。在地勢較高的峰林和陡峻的山坡上，幾乎沒有殘留的碳酸鹽巖紅土覆蓋，這些斜坡上的紅粘土易在重力下移動或被水流沖刷到坡腳下，形成近距離搬運。原、次生紅粘土在分布情況、結(jié)構(gòu)、強度上都存在差異，次生紅粘土因為在搬運過程中受到擾動，破壞了原有紅粘土粒間的膠結(jié)連結(jié)，使得其物理力學(xué)性質(zhì)指標有所改變。

本文選用貴州省貴陽市某勘察場地，對場地內(nèi)的原生與次生紅粘土的外表特征進行對比分析，對兩類土的物理力學(xué)性質(zhì)進行對比。

2、原生紅粘土與次生紅粘土的對比分析研究

2.1外表特征

原生紅粘土是在更新世早中期形成的并經(jīng)過長期的紅土化作用形成的一種紅粘土，它的成因類型為殘坡積。次生紅粘土則是在近期形成的，經(jīng)水流搬運在低凹地帶重新堆積的一種紅粘土，它包括坳溝堆積、巖溶洼地堆積等，主要為坡洪積成因。根據(jù)現(xiàn)場勘察，場地內(nèi)有原生紅粘土和次生紅粘土的存在，具體特征如下：

（1）次生紅粘土：褐黃色，質(zhì)地細膩，裂隙不發(fā)育，有包含物，分布于低凹地帶，土層2米左右，近于地表，覆蓋在原生紅粘土之上。

（2）原生紅粘土：磚紅色，網(wǎng)狀裂隙發(fā)育，且在裂隙面上有鐵錳薄膜，厚度變化大，一般為6-8米，為分布廣泛的松散堆積物。在勘察中發(fā)現(xiàn)次生紅粘土狀態(tài)是由硬塑到可塑，次生紅粘土以下后原生紅粘土，狀態(tài)又從硬塑到可塑，有的又到軟塑，然后才到基巖。因此有原生紅粘土衍生的次生紅粘土的塑性發(fā)生了變化，在工程勘察與工程建設(shè)中應(yīng)予以注意。

2.2次生和原生紅粘土的工程地質(zhì)特征

（1）物理性質(zhì)。根據(jù)實驗對比，發(fā)現(xiàn)次生經(jīng)粘土的比重值比原生紅粘土稍低；次生紅粘土的孔隙比稍低于原生紅粘土；次生紅粘土的容重低于原生紅粘土。這都是因為受重力、雨水搬運是原生紅粘土部分鐵質(zhì)丟失，同時結(jié)構(gòu)變松散造成的。從以上的物理力學(xué)指標的分析，可看到兩類土在指標上存在著差異，但這種差異在數(shù)值上是不大的，是在一定范圍內(nèi)原生紅粘土和次生紅粘土是紅粘土的兩個亞類。

（2）力學(xué)性質(zhì)。次生紅粘土的載荷試驗曲線無直線段，加壓力后，變形就比較大，其壓縮性大于原生紅粘土。

（3）其它性質(zhì)：①裂隙性：原生紅粘土裂隙發(fā)育，且裂隙發(fā)育面上有鐵錳質(zhì)薄膜，在靠近次生紅粘土處裂隙發(fā)育密集。次生紅粘土裂隙不發(fā)育，細膩。②脹縮性：貴陽的紅粘土是一種高粘性土，具有脹縮性，發(fā)生脹縮性破壞的條件與土的性質(zhì)和建筑場地的得失水條件有關(guān)，具有足以使建筑物遭受破壞的脹縮特性，主要是原生紅粘土，對次生紅粘土一般不考慮它的脹縮性問題，因為次生紅粘土脹縮性很小。

2.3原生紅粘土和次生紅粘土差異性分析

（1）結(jié)構(gòu)強度。粘性土的強度決定于原始凝聚力和固化凝聚力。對于原生紅粘土，這些凝聚力都存在，因此結(jié)構(gòu)強度比較高，而次生紅粘土是經(jīng)水流搬運后重新堆積的，在搬運過程中，這種凝聚力遭到破壞，重新堆積后，對于原始凝聚力又產(chǎn)生了，因為它是可逆的；而固化凝聚力則比較小，因為它是不可逆的，遭破壞后不可能馬上恢復(fù)，且次生紅粘土的結(jié)構(gòu)強度是近期形成的，新的固化凝聚力比較低，因此次生紅粘土的結(jié)構(gòu)強度沒有原生紅粘土高。

（2）游離鐵含量

從已有文獻[1]我們知道：紅粘土的顏色及性質(zhì)與含鐵量有關(guān)，并通過“除鐵”試驗發(fā)現(xiàn)“除鐵”后的紅粘土變成灰色，比重也降低，液限、塑限、孔隙也比都比“除鐵”前低：

我們根據(jù)以上資料，結(jié)合到原生紅粘土和次生紅粘土來看；認為未經(jīng)“除鐵”處理前的紅粘土相當(dāng)于原生紅粘土，而次生紅粘土則經(jīng)歷了一個脫鐵過程。因為次生紅粘土為坡洪積成因的，而任何一種物質(zhì)在水中都有一定的溶解度，這就導(dǎo)致紅粘土中的游離鐵溶濾一部分在水中，另外，還會發(fā)生一些離子交換現(xiàn)象，使紅粘土中的游離鐵被交換在水中，在水中的鐵離子被水帶走，這樣形成的次生紅粘土游離鐵含量減少，這就相當(dāng)于上述文獻中的“除鐵”后的變化。因此，我們所見的次生紅粘土的顏色比原生紅粘土淺，且液、塑限、孔隙比、比重比原生紅粘土低。

此外，紅粘土顆粒間存在著氧化鐵，它把粘土顆粒牢固地連接在一起，形成較大的集粒，過量或新補充的氧化鐵，再把集粒進一步連接成紅粘土結(jié)構(gòu)體，這種結(jié)構(gòu)強度是很高的。因原生紅粘土的含鐵量大于次生紅粘土，所以原生紅粘土的結(jié)構(gòu)強度比次生紅粘土高。這又是原生紅粘土結(jié)構(gòu)強度高的又一解釋。[2]

（3）脹縮性。原生紅粘土的脹縮性大于次生紅粘土，這是因為次生紅粘土是經(jīng)水流搬運重新沉積的，在水流搬運過程中，有些細分散顆粒被水帶走，因此，原生紅粘土的脹縮性大于次生紅粘土。

（4）裂隙性。原生紅粘土的裂隙性比次生紅粘土發(fā)育，這主要是次生紅粘土還未堆積在原生紅粘土之上時，原生紅粘土接近地表，受大氣影響顯著，由于氣候為溫濕氣候，接近地表的原生紅粘土經(jīng)日曬雨淋，產(chǎn)生脹縮變形，形成裂隙，以后次生紅粘土經(jīng)水搬運，覆蓋在原生紅粘土上，而次生紅粘土是近期形成的，且脹縮性較小，因此原生紅粘土的裂隙性大于次生紅粘土。

參考文獻

[1]王繼莊.游離氧化鐵對紅粘土工程特性的影響[J].巖土工程學(xué)報，1983年01期.

[2]高國瑞.中國紅土的微結(jié)構(gòu)和工程性質(zhì)[J].巖土工程學(xué)報，1985年05期.

作者簡介

劉弢（1979—），男，貴州貴陽市人，土地管理工程師，學(xué)士，從事土地管理及土地整治工作。