红粘土地基处理技术..doc

第六节 红粘土 一、 红粘土的形成和分布 (一)红粘土的定义与形成条件 1．红粘土的定义：碳酸盐岩系出露区的岩石，经红土化作用形成的棕红或褐黄等色的高塑性粘土称为原生红粘土。其液限一般大于或等于50%，上硬下软，具明显的收缩性，裂隙发育。 经再搬运、沉积后仍保留红粘土基本特征，液限大于45%的粘土称为次生红粘土。 2．红粘土的形成，一般应具备气候和岩性两个条件。 （1）气候条件：气候变化大，年降水量大于蒸发量，因而气候潮湿，有利于岩石的机械风化和化学风化，风化的结果便形成红粘土。 （2）岩性条件：主要为碳酸盐类岩石。当岩层褶皱发育，岩石破碎，易于风化时，更易形成红粘土。 （二）红粘土的分布规律 红粘土主要为残积、坡积类型，因而其分布多在山区或丘陵地带。这种受形成条件所控制的土，为一种区域性的特殊性土。在我国以贵州、云南、广西省(区)分布最为广泛和典型，其次在安徽、川东、粤北、鄂西和湘西也有分布。一般分布在山坡、山麓、盆地或洼地中。其厚度的变化与原始地形和下伏基岩面的起伏变化密切相关，分布在盆地或洼地时，其厚度变化大体是边缘较薄，向中间逐渐增厚；分布在基岩面或风化面上时，则取决于基岩起伏和风化层深度。当下伏基岩的溶沟、溶槽、石芽等较发育时，上覆红粘土的厚度变化极大，常有咫尺之隔，竟相差10rn之多；就地区论，贵州的红粘土厚度约3~6m，超过l0m者较少，云南地区一般为7~8m，个别地段可达10~20m；湘西、鄂西、广西等地一般在10m左右。 二、红粘土的工程地质特征 （一）红粘土的物理力学性质 1．红粘土物理力学指标的经验值 红粘土的物理力学指标的经验值见表2-6-1。 红粘土物理力学性质的经验值 表2-6-1 指标 粒组含量 土的天然含水量w(%) 最优含水量wop(%) 土的重度 γ(kN/m3) 最大干重度γdmax(kN/m3) 比重 G 粒径(mm) 0.005~0.002 粒径(mm) 0.002 一般值 10~20 40~70 30~60 27~40 16.5~18.5 13.8~14.9 2.76~2.90 指标 饱和度Sr(%) 孔隙比 e 液限 wL (%) 塑限 wP (%) 塑性指数IP 液性指数IL 含水比αw 一般值 95 1.1~1.7 60~110 30~60 25~50 -0.1~0.4 0.5~0.75 指标 压缩模量ES(MPa) 变形模量E0(MPa) 自由膨胀率eF.S(%) 膨胀率ePS (%) 膨胀压力PP(kPa) 体缩率eS(%) 线缩率eSL(%) 一般值 6~16 10~30 25~69 0.1~2.1 14~31 7~22 2.5~8.0 指标 三轴剪切 无侧限抗压强度qu(kPa) 比例界限p0(kPa) 孔隙渗透系数k(cm/sec) 裂隙渗透系数k(cm/sec) 压缩系数 a1-2(MPa-1) 内摩擦角φ(o) 粘聚力 c(kPa) 一般值 0~3 50~160 200~400 160~300 i*10-8 i*10-5~ i*10-3 0.1~0.4 2．红粘土物理力学性质的基本特点 从表2-6-1可看出红粘土具有两大特点。一是土的天然含水量、孔隙比、饱和度以及塑性界限(液限、塑限)很高，但却具有较高的力学强度和较低的压缩性；二是各种指标的变化幅度很大。红粘土中小于0.005mm的粘粒含量为60~80％，其中小于0.002mm的胶粒占40~70％，使红粘土具有高分散性。 (二)红粘土的矿物成分 1．红粘土的矿物成分，见表2-6-2，主要为高岭石、伊利石和绿泥石。粘土矿物具有稳定的结晶格架、细粒组结成稳固的团粒结构，土体近于两相体且土中水又多为结合水，这三者是构成红粘土具有良好力学牲能的基本因素。 红粘土的矿物成分 表2-6-2 粒组 成分(以常见顺序排列) 鉴定方法 碎屑 针铁矿、石英 目测、偏光显微镜 小于2μ的颗粒 高岭石、伊利石、绿泥石部分土中还有蒙脱石、云母、多水高岭石、三水铝矿 X衍射、电子显微镜、差热 (三)红粘土厚度变化与由硬变软的现象 1．厚度变化：这与所处地貌、基岩的岩性与岩溶发育程度有关；在其它因素相近的条件下，碳酸盐类岩体的岩性决定着岩溶发展程度的差异。石灰岩、白云岩易于岩溶化，岩体表面起伏剧烈，导致上覆红粘土层厚度变化很大，泥灰岩、泥质灰岩的岩溶化较弱，故表面较平整，上覆红粘土层的厚度变化也较小。 2．由硬变弱现象，地层从地表向下由硬变软，相应地，土的强度则逐渐降低，压缩性逐渐增大。工程实践中，红粘土的软硬程度多以含水比来划分的。 据统计结果，上部坚硬、硬塑状态的土约占红粘土层的75%以上，厚度一般都大于5m，可塑状态的土约占10~20%，多