红粘土(PPT)分解

红粘土主要特性及处理方法
陈磊
红粘土主要内容
一、红粘土的分布和组成 二、红粘土的工程特性 三、红粘土的工程地质勘探要点 四、红粘土地基评价 五、红粘土地基处理
1 红粘土的分布和组 成
1.1定义、成因及分布
（1）定义
红粘土是出露在地表的碳酸盐岩在更新世纪以来的湿热环
境中，经过一系列复杂的物理和化学风化，特别是红土化作 用，形成并覆盖在基岩上，呈棕红或黄褐色的高塑性粘土。 形成的红粘土经后期水流冲蚀搬运至低洼处堆积形成新的 土层，其颜色虽较原生红粘土浅，但仍保持基本特性，液限 大于45%的称次生红粘土。
其分布主要集中在我国长江以南，它西起云贵高原，经四川盆地南缘、
鄂西、广东向东延伸至粤北、浙南、皖南、浙西，总面积大约100万Km2 。在云贵高原上，红粘土主要分布在较低的溶蚀夷平面及岩溶洼地、岩 溶谷地；在中部主要分布在峰林谷地、孤峰准平原及丘陵洼地等地貌单 元；在东部主要分布在高阶地以上的丘陵区。经搬运再沉积形成的次生 红粘土则主要分布在溶洞、沟谷和河谷低级阶地，覆盖于基岩或其他沉 积物之上，其分布约占总量的10% ～40%，自西向东逐渐增多。
为路基填料，翻晒后虽然含水量降低了，但是并不能改变其
塑性的大小。此外，作为路基填料，红粘土在达到压实度时 的最佳含水量也远远高于一般粘性土。
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2）物性指标变化幅度大。如ω、ωp、ωL、 e等及其对应的 力学指标变化均较大。
3）天然红粘土的饱和度Sr多在90%以上，使红粘土成为两
相分散系，含水量和孔隙比呈现出良好的线性关系。红粘土 的含水量较高、饱和度大显然与其较强的滞水性有关，由于 其粘粒含量高、孔隙比较高、孔隙多而小，因而粘粒表面形 成了较多的吸附水。
铁和硅的氧化物含量最高。它们多以游离的氧化物，其中游
离氧化物Fe2O3可以晶态（赤铁矿）、微晶态（针铁矿）和胶 态（羟铁矿）三种物态赋存，氧化铁的赋存状态及其含量决 定了红粘土的颜色，直接反映了红土化作用的强度，其中晶 态的赤铁矿含量越高，红粘土的颜色越红，红土化作用强度
也越大；而羟铁矿的含量越高，土的颜色越浅，表明红土化
3）可溶性的盐类矿物及有机质 可溶性的盐类矿物主要有重碳酸盐，其次为钙、镁的硫酸盐和氯化物。
它们溶解后，多以阴、阳离子存在于红粘土的孔隙水溶液中。红粘土中
的有机质含量可达0.35%左右，其主要成分有纤维素、有机酸、腐殖质 等，其中腐殖质绝大多数与矿物颗粒结合形成有机—无机复合体。
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2 红粘土工程特性
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（2）成因 暴露在地表的碳酸盐岩在漫长的地质历史时期内，经过各种物 理风化逐渐分解为岩石碎屑。岩石碎屑因比表面积较大，化学风 化逐渐占据主导地位，而在温暖湿润气候条件下，化学反应速度
快，经如下几个阶段，碳酸盐岩碎屑就会变成红粘土：
1）饱和硅铝阶段 其特点是岩石中的氯化物和硫酸盐将全部被溶解，首先淋滤 出Cl-和SO42-。由于溶于水中的CO2部分为游离的CO2，它可形成 碳酸，使水介质成为弱酸性，在这种介质条件下，由于游离的
CO2和H2O的共同作用，灰岩和白云岩发生碳酸化反应，碳酸盐
变成重碳酸盐。
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2）酸性硅铝阶段 经过饱和硅铝阶段，几乎所有的盐基被溶淋掉，因此碱性 条件逐渐被酸性条件代替。此时，前阶段形成的原碳酸岩中 原生的粘土矿物伊利石、蒙脱石又被破坏，形成在酸性条件 下稳定的不含K、Na、Ca、Mg盐基的稳定的粘土矿物—— 高岭石。 3）铝铁土阶段
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（1）粒度与化学成分
在红粘土的粒度组构成中，
细颗粒占绝对优势，其中小 于5μm的粘粒平均高达76%， 而小于2 μm的颗粒多达50% 以上，据报道，已见土中小 于1 μm的颗粒最高可达93%。 因而可以看出红粘土具有很
高的分散性。
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红粘土的化学成分以氯化物和氢氧化物为主，其中尤以铝、
作用强度越弱。这进一步表面，红粘土的工程性质与其颜色 有密切关系，颜色越深（红），其工程性质也就越好。
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（2）红粘土的矿物成分与结构
1）次生的具有晶质结构的粘土矿物
其含量一般占红粘土的40%～50%，其中主要包括高岭石、绿泥石、蛭石
、伊利石等，有时还可见到少量的蒙脱石。由下表可知，红粘土中的粘土 矿物以水稳定性矿物高岭石、绿泥石为主，其次为亚水稳性的伊利石、蛭
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1.2红粘土的组成成分
红粘土的组成成分与其母岩、气候环境及风化作用强度有 着密切关系，即使是灰岩，其中的碳酸盐矿物成分、自生的
非碳酸盐矿物及陆源碎屑矿物的种类及含量也不尽相同。不
同地方的红粘土因其气候环境不同，如温度、湿度等，红土 化的作用强度也不相同，因而不同地方的红粘土在化学成分 和矿物成分上表现出明显差异。
石和不含或少含有非水稳性的蒙脱石。
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2)次生的非晶质粘土矿物 红粘土中次生的非晶质粘土矿物，包括水铝英石、氧化铁、氧化铝、氧 化硅及其水化物，它们是不发生X射线衍射峰的黏胶物质，其中又以游 离铁为主，这也是与其他粘土的重要区别之一。这些无定性物质一般具
有很大的表面积，化学活性很高，不稳定，可以在一定条件下老化。
2.1红粘土的物理力学特性
红粘土的物理力学特性一般如表18-3所示
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（1）红粘土的物性指标特征 1）高塑性、高液限、高孔隙比。其中ω、ωp、ωL、 e等物 性指标都明显大于其他土类，相当于软土。红粘土中粘土矿
物虽然缺乏强亲水性的蒙脱石，但因其粒度组成的高分散性
，因而反映在表征其塑性的ωL和Ip以及表征密度的孔隙比e 的值都很高。以致有的公路部门将高含水量、高塑性、高孔 隙比合称为“三高土”。而且研究表明，风干脱水对红粘土 的液、塑限没有明显影响，因此，对含水量较高的红粘土作
在此阶段，铝硅酸盐粘土矿物被分解，形成SiO2、Al2O3
、Fe2O3及其水化物，其矿物成分主要为针铁矿、赤铁矿和 水铝矿，从而形成了一种红色疏松的铁质或铝质土壤，即红 粘土，故这个阶段又称为红土化阶段。
大浏高速史上的气候条件密切相关，其形成与分布
范围的气候条件为湿热的热带、亚热带，降雨量应在1000mm以上，年 平均气温为19 ℃ ～23 ℃。