巖土工程勘察野外判別紅黏土的幾點方法

黃永海

廣西第四地質隊

巖土工程勘察野外判別紅黏土的幾點方法

黃永海

廣西第四地質隊

紅黏土是巖土工程勘察中經(jīng)常遇到的幾種特殊土類之一，野外如何區(qū)別紅黏土與一般黏性土是工程勘察編錄技術人員需要掌握的一項技能。本文根據(jù)工作經(jīng)驗，提供了一些野外分析判別紅黏土的方法。

紅黏土；野外判別；工程勘察

1 概述

紅黏土是巖土工程勘察中經(jīng)常遇到的幾種特殊土類之一，主要分布在北緯30°與南緯30°之間的熱帶與亞熱帶地區(qū)，我國的廣西、廣東、貴州、云南、湖南等省份均有分布，大量的工程都涉及到紅黏土。而在實際巖土工程勘察過程中，也會碰到一些外觀與紅黏土相似的粘性土，如何區(qū)別紅黏土與一般黏性土對巖土工程技術人員來說也是一個重要技能?，F(xiàn)結合巖土工程勘察野外編錄工作經(jīng)驗，提出一些野外判別紅黏土的方法。

2 紅黏土的定義及成因

紅黏土是我國紅土的一個亞類，是指出露在地表的碳酸鹽巖系（包括間夾其間的非碳酸鹽巖類巖石）在濕熱環(huán)境中，經(jīng)過紅土化作用形成的高塑性黏土。在原地形成并覆蓋在碳酸鹽巖系之上，其液限大于或等于50%的是原生紅黏土；經(jīng)搬運、沉積后仍保留其基本特征，且其液限大于45%的是次生紅黏土。作為特殊性土有別于其他土類的主要特征是：上硬下軟、表面收縮、裂隙發(fā)育。

3 紅黏土的分布及組成成分

紅黏土主要分布在北緯30°與南緯30°之間的熱帶與亞熱帶地區(qū)，在我國主要集中分布于西南和中南地區(qū)，尤以廣西、貴州、云南分布最廣。

紅黏土的組成成分與母巖、氣候環(huán)境及風化強度有著密切關系，除了高嶺石、綠泥石、伊利石、蛭石、蒙脫石等黏土礦物外，還包括水鋁英石、氧化鐵、氧化鋁、氧化硅及其水化物，其中又以游離鐵為主，這也是與其他黏土的重要區(qū)別之一。其中氧化鐵的賦存狀態(tài)及其含量決定了紅黏土的顏色，晶態(tài)的赤鐵礦含量越高，紅黏土的顏色越紅，其工程性質就越好。

4 紅黏土的野外分析判別

4.1 結合其成因進行判別

4.1.1 紅黏土是經(jīng)過紅土化作用形成，受氧化鐵的賦存狀態(tài)及其含量影響，其顏色體現(xiàn)為以棕紅色、黃褐色為主，局部受錳質渲染呈灰褐色、黑褐色，其他顏色非常少有。

4.1.2 未經(jīng)過搬運；次生紅黏土雖然經(jīng)過短時間、近距離搬運，但仍保留其基本特征。而紅土化作用是通過礦物分解、淋濾、氧化、固結等四個階段，對母巖成分、結構進行破壞、改變的，最后礦物顆粒在原地部分或完全水合膠結，氧化鐵、氧化鋁脫水固結才形成了紅黏土，基本沒有經(jīng)過物理搬運作用，因此紅黏土天然狀態(tài)下呈致密狀、無層理，不具有一般沖積黏性土的層理、韻律特征，且下伏基巖或周邊高地有碳酸鹽巖類巖石分布。

4.1.3 紅黏土經(jīng)過紅土化作用，由巖石演變?yōu)橥粒渫庥^、成分、土體結構都發(fā)生了明顯不同于母巖的質的變化，與下伏基巖呈不整合接觸，基巖與紅黏土之間呈突變特征，不具備原巖的殘余結構，不具有一般殘積土與母巖呈過渡狀態(tài)的垂直分帶特征。

4.2 結合其分布特征進行判別

紅黏土是由碳酸鹽巖類巖石經(jīng)過紅土化作用形成，分布于碳酸鹽巖區(qū)或碳酸鹽巖夾碎屑巖區(qū)，其下伏基巖主要為碳酸鹽巖，受巖溶發(fā)育影響，基巖表面起伏變化較大，常有石芽（筍）、溶溝（槽）分布，而受下伏基巖影響上覆紅黏土水平方向厚度變化大，且短距離內會出現(xiàn)大幅度的變化，相隔一米距離厚度變化可以達到十多米，土層厚度具有突變的特點。

4.3 結合其工程特性進行判別

一般黏土受沉積韻律影響，垂直方向的狀態(tài)變化多體現(xiàn)出層理性和過渡性，其狀態(tài)由硬到軟一般是逐漸變化，具有過渡性，在成分組成出現(xiàn)韻律變化時才會發(fā)生較大的狀態(tài)變化。而紅黏土工程特性上具有上硬下軟，垂直方向狀態(tài)變化大的特性，其上部堅硬、硬塑層厚度所占比例很大，一般可達到土層厚度的80%～90%，只有接近基巖面的位置即使其成分未發(fā)生較大變化也會受地下水影響突然改變狀態(tài)變成可塑～軟塑狀，而受下伏基巖巖溶發(fā)育影響，可塑～軟塑層主要分布在基巖凹陷地段，在水平方向上紅黏土軟硬變化無明顯可分的層理可言，紅黏土在垂直方向上的狀態(tài)變化呈現(xiàn)的則是一種突變性特征。

4.4 結合其土體結構特征進行判別

紅黏土的顆粒細小而均勻，黏粒含量很高，尤以小于0.002mm細粒為主，顆粒之間由較牢固的鐵質或鋁質膠結，礦物成分以黏土礦物為主，氧化物也較高，碎屑礦物較少，外觀表現(xiàn)為土質均勻、細膩、致密、強度高，勘察過程中體現(xiàn)為沖擊鉆進難度較大，巖芯韌性高、干強度高，現(xiàn)場原位測試標準貫入實測錘擊數(shù)較高。

4.5 結合其膨脹性特征進行判別

紅黏土的脹縮性僅次于膨脹土，比一般黏性土顯著，且主要表現(xiàn)為收縮的特性。其上部易受大氣影響，多呈堅硬、硬塑狀態(tài)，當表層失水超過土的塑限時，就會出現(xiàn)開裂，且多呈豎向開口狀。受此影響，勘察時注意觀察，若遇紅黏土，可發(fā)現(xiàn)土層上部網(wǎng)狀裂隙，若裂隙呈閉合狀，因脹縮變形裂隙反復張合，沿裂隙的礦物成分也會有所變化顏色較深，即使閉合，巖芯上也會體現(xiàn)出網(wǎng)紋狀。而結合地面調查，受紅黏土膨脹性影響，還可常見地裂或現(xiàn)有建筑開裂。

5 總結

根據(jù)勘察工作經(jīng)驗，在巖土工程勘察野外編錄過程中如何判別紅黏土需要注意兩個方面：首先，根據(jù)紅黏土的成因及其分布特征、工程特性、土體結構特征、膨脹性特征進行分析，在碳酸鹽巖分布區(qū)，顏色以棕紅、黃褐為主，無層理，水平方向厚度變化大，垂直方向狀態(tài)呈突變性，土質致密、強度高，以堅硬、硬塑狀為主且鉆進難度較大，具有脹縮性，網(wǎng)狀裂隙發(fā)育的黏性土，基本可以判別為紅黏土；其次，結合地形地貌分析其是否屬于碳酸鹽巖殘積（或殘坡積）成因。若兩者都符合條件，就可以判定為紅黏土。