贵州红粘土的工程特性研究
红黏土及其特征

红黏土及其特征一、红黏土的定义与分布1.定义我国红黏土的研究始于20世纪50年代后期,不同研究阶段对红黏土有过相应的描述和定义,最新的研究认为:红黏土是碳酸盐岩系出露区的岩石,经过更新世以来在湿热的环境中,由岩变土一系列的红土化作用,形成并覆盖于基岩上,呈棕红、褐黄等色的高塑性黏土。
其土性特征是液限wL大于55%,湿度状态的垂向变化有明显上部硬下部软的规律,失水后具有较大收缩性,土体中裂隙发育等。
已形成的红黏土,经后期水流搬运,仍然保留着红黏土的基本特征,其wL一般大于45%,称为次生红黏土。
早期研究对红黏土的特征概括为:红黏土成土母岩是碳酸盐类岩石,系由化学风化或残坡积而形成,塑性指数IP大于20,天然含水率接近塑限,天然孔隙比大于1.0,饱和度Sr大于85%以及土的压缩性低等。
在以后的研究中,是基于一些考虑才予以调整的。
关于成土母岩,鉴于在碳酸盐岩分布区内,经常夹杂着一些非碳酸盐类岩石,它们的风化物与碳酸盐类岩石的风化物是混杂的,都构成了这些地段红黏土成土的物质来源,因此,定义红黏土的成土母岩时,把由碳酸盐类岩石扩大为碳酸盐岩系岩石更确切。
提出红黏土是红土化作用的产物,是考虑到“红土化”一词在第四纪地质学、土壤学中早已赋予固有的含义,用它来概括红黏土的成因,既表征了红黏土成土的介质环境、由岩到土的一系列地球化学过程及成土之后新生黏土矿物再演变的全过程,它较之笼统地称之为化学风化或残坡积成因要明确全面得多。
红黏土虽然塑性高,但其中有一部分土的液限和塑限都很高,以致塑性指数与一般黏土、老黏土相近,相关分析表明,液限在反映红黏土特征上比较敏感,故而用wL 取代IP作为反映土性的特征指标。
从wL—e相关图中,对应于wL为45与50时的孔隙比e值为0.9与1.0,因此,只要确定了液限wL值,也就无需再提孔隙比e。
统计表明,红黏土的湿度状态大部分为坚硬与硬塑状,但仍有占总量25%者为可塑、软塑以至流塑状态。
红黏土地基工程勘察及地基处理探析

Development and Innovation | 发展与创新 |·203·代万品(贵州正和工程质量检测试验研究有限公司,贵州 贵阳 550005)摘 要:红黏土属特殊性岩土,其具有液限大、含水率高、孔隙比大、失水收缩、裂隙发育、压缩性低、强度高等特点,常被误判为一般黏土。
受溶沟、溶槽、石林、石芽、裂隙、溶洞等岩溶发育影响,红粘土平面分布不均、厚度变化大,塑性随深度改变,岩土界面起伏大。
地基承载力、不均匀沉降、稳定性受土层状态及岩溶发育影响明显。
为充分发挥红黏土地基的作用,在工程勘察阶段,应加大勘察量,查明土层分布、塑性变化、岩溶发育程度等资料;在地基基础设计时,应根据勘察成果、结构形式、建筑荷载及分布,采用换填、设置褥垫层、增加基底面积或调整基础埋深等措施对地基进行处理。
关键词:红黏土;勘察;地基处理中图分类号:TU753.3 文献标志码:A 文章编号:2096-2789(2019)07-0203-02作者简介:代万品(1982—),男,工程师,研究方向:岩土工程勘察及设计,地基基础检测,岩土试验。
1 红黏土地基特性及应用现状红黏土为碳酸盐(石灰岩、白云岩),岩系出露的岩石经红土化作用形成棕红、褐黄等色的高塑性黏土,矿物成分主要为高岭石,并含一定量的蒙脱石和石英颗粒,上硬下软、裂隙发育,液限大于或等于50%,具有明显的失水收缩性。
我国境内碳酸盐类岩石分布广泛,约占国土面积的1/7,主要分布于广西、贵州和云南南部,贵州约73%的面积被碳酸盐类岩溶覆盖。
受湿热环境影响,贵州红黏土分布非常广泛。
受山地、丘陵等地形影响,坡积红黏土覆盖较薄,主要在溶沟、溶槽、石林、石芽、裂隙、溶洞等溶蚀性低洼地带分布较厚,且厚薄严重不均,红黏土状态随深度变化大,在岩土交界处常有软塑甚至流塑红黏土。
受地形地貌、地质构造、岩溶发育、土层厚薄不均、地基承载力及不均匀变形等客观条件限制,同时受岩土工程勘察及地基基础设计从业人员主观影响,近年来,在贵州岩溶地区采用浅基础、利用红黏土做地基持力层的中、低层建筑越来越少,建筑普遍以中风化岩层为持力层的端承桩(桩长3m 以内称柱基)。
红粘土的成因及其对工程性质的影响分析建筑工程论文

红粘土的成因及其对工程性质的影响分析建筑工程论文•相关推荐红粘土的成因及其对工程性质的影响分析建筑工程论文摘要:自改革开放后,我国经济得到了空前发展,城市化进程不断加快,建筑工程项目数量越来越多,投资规模越来越大。
建筑工程性质易受地质条件影响,红粘土就是一种成因复杂的土,对工程性质有较为复杂的影响。
它具有特殊的工程力学性质,因此受到了广泛关注,我国对红粘土的研究已经超过五十年历史,是一种特殊的土体存在,其特殊的地质性质影响着工程建设。
在工程设计与施工中,必须要对红粘土进行考虑,确定它对地基承载力及基础稳定性的影响。
文章将针对红粘土的成因及其对工程性质的影响展开分析和研究。
关键词:红粘土;成因;工程性质;影响红粘土是于一九五八年,我国云贵高原上发现并命名的一种特殊土体。
红粘土被发现后,许多地质学家对其进行了研究,随后不久红粘土的高塑性、高孔隙比、高含水量等特征被发现。
它对工程性质的影响已被纳入我国《工业与民用建筑地基基础设计规范》当中,成为我国特殊土中的一种。
不同性质的红粘土对不同工程性质的影响具有明显差异,具有较强胀缩性的红粘土会对工程质量产生影响,甚至导致工程事故的发生。
我国红粘土分布广泛十分容易出现在工业、民间建筑的土壤上。
研究红粘土的成因及其对工程性质的影响具有重要意义。
1 红粘土的成因红粘土为碳酸盐岩系出露的岩石经红土化作用后形成的棕红、褐黄等色的高塑性粘土。
这种土地液限大于百分之五十,具有明显收缩性,高压缩性较低,含水率较大,孔隙比高。
我国早在第四纪地质研究中就对红粘土展开了研究,建在红粘土地基上的建筑房屋易出现房裂现象[1]。
湿热气候的变迁,影响着红粘土分布范围,碳酸盐岩系与湿热气候的分布影响着红粘土分布面积。
从气候条件来看,更新世早期我国北方季候具备湿热气候条件,更新世后期湿热气候向南变迁,北方地区早期形成的红粘土便被覆盖或侵蚀,所以分布面积大大减少,只见零星分布,已不多见。
由于湿热气候向南迁徙,南方才开始大面积出现红粘土。
贵州某地红粘土的压实性评价

贵州某地红粘土的压实性评价摘要:本文对贵州某地红粘土代表性土类的特性指标进行回归分析,建立了相关式,初步分析影响红粘土压实性的主要因素,并提出选用红粘土作为公路路基填料的建议。
关键词:红粘土最大干密度最优含水量液限含水量相关性一、红粘土的特性红粘土是碳酸盐岩系岩石,经第四纪以来的红土化作用,形成并覆盖于碳酸盐岩系之上,呈棕红、褐黄等色的高塑性粘土。
红粘土具有较特殊的工程特性,尤其是该类土出现的物理性质与力学性质不一致的现象,即物理性质差,高液限、高塑限、大孔隙比等;但力学性质较好,强度高、变形小等,是一种区域性特殊土。
本文所讨论的贵州某地红粘土的粘粒含量一般在50%~70%,液限含水量在30%~80%,最大干密度一般在1.50~1.80g/cm3,最优含水量一般在15.0%~25.0%,具有不同程度的胀缩性。
二、土的压实机理土的压实性试验是将扰动土样用人工或机械方法,在规定体积的金属筒内,击实到一定程度,使土样变形,体积减小,以致密实。
土样在击实过程中,受上部反复冲力的作用,土粒之间,发生了相对位移,在相互挤紧的过程中,有的被挤压到比它大的孔隙中去,致使土的结构重新调整,密度增大。
但不是任何情况下都能达到的,它与土体的含水量有密切的关系,现将试验的击实曲线(图1)划分为三个阶段。
图1击实曲线第Ⅰ阶段,当少量的水与土作用,此时土处在松散,含水量偏干时的固体状态,土粒表面只有少量的薄膜水,水膜润滑作用不明显,土粒间存在着较大的粒间引力和摩擦力,在外力作用下难以克服,土的机构只能小范围调整。
因此,土粒间相对位移不显著,有的难以挤压到比它大的孔隙中去,土的密度减小。
第Ⅱ阶段,当土中水不断增加,此时土处在含水量微湿,用手能捏成团的半固体状态,土粒表面水膜增厚,这层水膜起到了粒间的润滑作用,相应地引力减弱,在外力作用下,足以克服土粒间的摩擦力。
由于土粒尚未饱和,孔隙中空气容易向外逸出。
因此,土的机构大幅度调整,相对位移显著,土粒间相互挤压,有的较容易挤压到比它大的孔隙中去,土的密度增大。
红粘土工程性质及特征

红粘土工程性质及特征红粘土的工程性质红粘土是指在湿热气候条件下碳酸盐系岩石经过第四系以来的红土化作用形成并掩盖于基岩上,呈棕红、褐黄等色的高塑性土。
其主要特征是:1、液限(wL)大于50%、孔隙比(e)大于1.0;2、沿埋藏深度从上到下含水量增加,土质由硬到软明显变化;3、在自然状况下,虽然膨胀率甚微,但失水收缩剧烈,故表面收缩,裂隙发育。
4、红粘土经后期水流再搬运,可在一些近代冲沟,洼谷、阶地、山麓等处积累于各类岩石上而成为次生红粘土,由于其搬运不远,很少外来物质,仍旧保持红粘土基本特征,液限(wL)大于45%,孔隙比(e)大于0.9.红粘土是一种区域性特别土,主要分布在贵州、广西、云南地区,在湖南、湖北、安徽、四川等省也有局部分布。
地貌一般发育在高原夷平面、台地、丘陵、低山斜坡及凹地上,厚度多在5米~15米,自然条件下,红粘土含水量一般较高,结构疏松,但强度较高,往往被误认为是较好的地基土。
由于红粘土的收缩性很强,当水平方向厚度变化不大时,极易引起不匀称沉陷而导致建筑破坏。
红粘土的一般性质可以归纳为:1.自然含水量和孔隙比较高,一般分别为30%~60%和1.1~1.7.且多到处于饱和状态,饱和度在85%以上。
2.含较多的铁锰元素,因而其比重较大,一般为2.76~2.90.3.粘粒含量高常超过50%,可塑性指标较高;含水比为0.5~0.8,且多为硬塑状态和坚硬或可塑状态;压缩性低,强度较高,压缩系数一般为0.1MPa-1~0.4MPa-1,固结快剪的C一般为0.04MPa-1~0.09MPa-1,内摩擦角一般为10°~18°。
各指标变化幅度大,具有高分散性。
4.透水性微弱,多为裂隙水和上层滞水。
5.红粘土的的厚度变化很大,主要有基岩的起伏和风化深度不同所致。
红粘土的工程性质红粘土是指在湿热气候条件下碳酸盐系岩石经过第四系以来的红土化作用形成并掩盖于基岩上,呈棕红、褐黄等色的高塑性土。
贵州红粘土工程地质特征

贵州红粘土工程地质特征刘 恒(贵州理工学院,贵州 贵阳 550003)摘 要:红黏土是贵州省分布最广泛的特殊土类,文章介绍了红粘土的基本特征,从贵州红粘土的成因出发,对其物质组成和结构性质进行研究,阐述其所具有的特殊工程地质特性。
关键词:贵州;红粘土;工程地质特征;中图分类号:P642.13 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2016)07-0053-2Guizhou red clay engineering geological characteristicsLIU Heng(Guizhou Institute of Technology,Guiyang 550003,China)Abstract: The red clay is a special soil type of the most widely distributed in guizhou, this paper introduces the basic features of red clay, starting from the formation of red clay in guizhou, the study of its composition and structure properties, its have the special engineering geological features.Keywords: guizhou;red clay;engineering geological characteristics;红粘土是指出露在地表上的碳酸盐系岩石,主要包括石灰岩、泥灰岩等,并在热带或者亚热带的气候条件影响下,经过风化、红土化作用后覆盖在基岩上的一种棕红色或者褐红色的高塑性粘土。
红粘土的细碎屑矿物主要有石英、褐色铁矿等。
廖义玲教授指出贵州的红粘土具有特殊的成分,其成因特征表现复杂,体现了特殊的物理、化学性质,同时它的土体在剖面、厚度以及基岩之间存在特殊的联系。
用红粘土修建加筋土挡墙

一
采 用 重型 击 实标 准重 塑 红粘 土时 ,其 压实
度、 内摩 擦 角、 粘 聚 力、 膨胀 率 均与 压 实时 的
般 看 法认 为, 红粘 土 颗粒 细 而滑 腻, 当
7
含 水号 增 寸 " 1 一 定程 度后 ,本 来 就小 的 内摩 擦
系 数 趋 于零 .上 、 的 ÷ 与 0 失。 当
数 5 8 个 试件 2 5 个 计算 点 的工 程 原位拉 拔试 验
证 明: 筋土 间 的抗 拔 力不 是土 柱 高度 的线 性 函
内摩擦 角 C一 粘 聚 力
c
由于 仃 不 是 y h 的增长 函 数, 是某 建 立 在 天 然含 水量 下 C、 移值 的 “ 统 计 常数 ”,而 且 依 赖于 C值 。
强 度是 个 “ 统 计 常数 ”, 与填 土 高度 无线 性增
长 关系。 其 设计 方 法、 设计 指 标都 应 建立 在这 个事 实上。 ( 三) 从土 力 学观 点 看红 粘 土 的抗 拔机 理 在 红粘 土 与 聚 丙能拉 筋 间的 抗 拔 力 特 性
中, 已经 体 现 出和 砂类土 不 同 的性 质。 粘 聚 力
力损 失 ,实不 可 取。
E W 1 % I P % C ( k P a ) d。 ( MP a )
采用 “ 最佳 压 实 区闻” 控 制施 工 后, 土基 压 实度 有 所降 低 ,但加 筋墙 路 基强 度 能达 到 设 计要求 ,本 工 程 中路基 平 均 含水 量 为5 1 . 7 %,
因此 , 粘性 土 或粉 性 土, 筋 、土 间 的抗剪
很 显 然, 从 变这 个 角度 来说 , 也证 明 筋
土 阀的 抗拔 力 ( 寰 际 是 筋带 施加 给 粘土 的约
温度对红粘土胀缩特性研究

2 试 验 方 案
2 . 1 样 品 制备
验, 用 百分 表测 量其 膨胀 变形 。
2 . 3 常温 ( 2 5  ̄ C) 和 高温 下 ( 1 0 5  ̄ C) 红 粘 土 收 缩试
验
采用 静 力 压 实 法 制 备 压 实 度 分 别 为 9 6 %、 9 3 %、 9 0 %和 8 5 %, 含 水率 分别 为 3 0 %、 2 4 %、 2 0 %和
水 饱 和膨 胀 , 土 的 工 程性 质 发 生 变化 , 由此 带 来 的
因此 , 对 于饱 和红 粘 土 的热 特性 实验 研 究不 仅有 很 高 的理论 价值 , 在 工程 应用 领域 也有 很 高 的实用 价
值。
1 红 粘 土 基 本 物 理 性 质
本实 验 的红粘 土取 自贵 州 大 学 新 校 区二 期 工 程, 土样 特 征 : 红褐 色 , 较湿 , 土质 均匀 不含 杂 质 , 土
将 试样 放 在 烘 箱 中, 温 度 分 别 控 制 在 常 温
1 5 %环 刀试 样 , 试样 高 度 2 c m, 面积 3 0 c m 。 2 . 2 常温 ( 2 5  ̄ C) 和高温下 ( 1 0 5  ̄ C) 红 粘 土膨 胀 试
验
( 2 5 ℃) 和高温 ( 1 0 5 o C) , 采用 收缩 仪进 行 收缩试
第3 4卷 第 5期 2 0 1 7年 l 0月
贵州 大学 学报 (自然科学版 ) J o u n r a l o f G u i z h o u U n i v e r s i t y ( N a t u r M S c i e n c e s )
V o 1 . 3 4 No . 5 0 c t . 2 0 1 7
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贵州红粘土的工程特性研究
摘要:贵州为典型的喀斯特地貌,广泛分布的碳酸盐岩、亚热带的温湿季风气候,为红粘土的形成提供了良好条件,文章结合工程实际描述了贵州红粘土的工程特性以及研究。
关键词:贵州;红粘土;工程特性
1引言
在贵州省内,碳酸盐岩系地层占全省岩石出露面积的70%以上,覆盖在碳酸盐岩系地层上的红土,工程地质界最早将其称为红粘土,后来红粘土一词就作为碳酸盐岩系上的红土写进了国家的地基基础设计规范和贵州建筑岩土工程技术规范中,在工程地质和岩土工程界及地质学科的教科书中都广泛使用红粘土一词。
红粘土是贵州省内与工程建设关系最为密切的土类,在长期的工程实践中,人们已经逐步认识到红粘土所具有的特殊土性,近年来对红粘土特殊性的本质展开了新的讨论和研究,认识到这种特殊土的性质是由成分和结构控制的,而特殊成分和结构取决于成因。
2红粘土的工程性质
红粘土作为一种地区性特殊土,除了具有自己的物理特征外,还具有明显的工程性质:
(1)红粘土在粒度及结构上具有高分散性与高孔隙比;在力学性质上具有高强度与低压缩性。
(2)红粘土除受地表水影响之外,在湿度状态分布上显示出上硬下软的特性。
(3)红粘土地基因下伏基岩溶蚀的沟槽发育,岩石起伏很大,土层厚度变化悬殊,地基沉降均匀性很差。
(4)红粘土土体中一般都发育有裂隙,呈网状分布,裂隙面上呈有铁质薄膜。
随着土体失水和得水过程,裂隙可随季节而张开或闭合。
裂隙的存在,使土体由整体结构变为碎块状结构。
(5)红粘土具有以收缩为主的胀缩性,亦即天然状态下收缩量大大超过膨胀量。
(6)裂隙红粘土具有较强的透水性。
贵州红粘土的土质特性与一般土有很大区别,土体特征与其他母岩红土有较大区别,这都与它的成因密切相关。
3贵州红粘土的特殊含水性及力学性质
贵州红粘土含水性指标比较独特,天然含水率高于一般粘性土,常见值为30%~65%,饱和度也很高,甚至出现大于理论最大值的不合理现象。
对一般粘性土而言,孔隙比大,含水量高,则土的力学性质相应地较差,因而工程上常根据粘性土的这些物理性质指标,间接的评价土的力学性质。
红粘土不符合普通的规律,它在高孔隙性及高含水量的物理性质下,却具有相对较好的力学性质。
表1是贵阳某实际工地取土所取得一些常规实验数据。
表1红粘土常规试验成果
土样取样天然状态下的物理性质指标可塑性
编号深度/m 含水量密度比重孔隙比饱和
度液限塑限塑性
指数液性
指数状态
ωγG e Sr ωLωP IP IL
% g/cm3 % % %
1 1.2~1.5 56.7 1.61 2.69 1.6
2 94 92.4 54.5 37.9
0.06 硬塑
2 1.5~1.7 59.5 1.58 2.68 1.71 9
3 96.7 58.
4 38.4
0.03 硬塑
3 1.7~2.1 60.7 1.63 2.70 1.66 98 110.8 34.5 76.3
0.34 可塑
4 2.1~2.4 59.1 1.64 2.72 1.64 98 94.
5 56.8 37.7
0.06 硬塑
5 2.4~2.7 55.8 1.68 2.69 1.50 100 86.5 53.7 32.2
0.07 硬塑
6 2.7~3.0 57.3 1.65 2.66 1.54 99 79.9 54.8 25.1
0.10 硬塑
7 3.3~3.6 61.3 1.72 2.72 1.55 107 97.8 56.2 41.6
0.12 硬塑
8 3.6~3.9 62.4 1.68 2.74 1.65 103 90.1 49.2 40.9
0.32 可塑
9 3.9~4.2 59.8 1.70 2.65 1.49 106 92.3 53.1 39.2
0.17 硬塑
10 4.2~4.5 59.2 1.67 2.66 1.54 102 82.1 50.3 31.8
0.28 可塑
4红粘土中的工程地质问题
(1)红粘土受所处的位置和形成条件等因素影响,其性质与厚度在平面上和纵向上都是不均匀的,尤其在贵州岩溶发育的石灰岩地区红粘土厚度变化极大,易造成地基的不均匀沉陷,因此不应将红粘土视为均质体,应按其稠度和成分不同将其划分为不同的土质单元,然后分别予以评价。
(2)湿度状态是红粘土的主要物理力学指标,也是影响红粘土工程性能的重要因素,主要表现为对地基承载力及压缩性的影响,是评价地基性能的重要参数(贵州红粘土的湿度状态较周边云南、广西的稍大)。
故在岩土勘探中应按湿度状态划分土质单元。
表2红粘土按温度状态分类
状态液性指数/IL 含水比/αω承载力经验值/kPa 贯入阻力
Ps / MPa 备注
坚硬0 0.55 350~280 >2.3 现场红粘土稠
度状态初步鉴
定以指摁法和
搓条法,在结合
土工试验划分硬
塑-可塑界面。
硬塑0<IL<0.33 0.55<αω<0.70 280~200 1.3~2.3
可塑0.33<IL<0.76 0.70<αω<0.85 200~140 0.7~1.3
软塑0.76<IL<1.0 0.85<αω<1.0 140~80 0.2~0.7
流塑>1.0 >1.0 <0.2
(3)强烈的失水收缩使红粘土表层裂隙很发育,破坏了土体的完整性,降低了土的强度,增强了透水性,这对于浅埋基础或边坡的稳定性都有影响。
(4)红粘土中常有“土洞”存在(与下伏碳酸盐类岩石的岩溶发育关系密切),其下伏基岩中常伴生着溶洞、溶槽及溶沟等不良地质现象,对建筑物地基稳定性极为不利。
5结束语
本文就贵州红粘土的一些基本工程性质和地质问题做了分析与研究。
红粘土是红土中性质特殊的一类土,土性特征和土体特征与一般性土以及其它类型的红土都有所不同,贵州红粘土含水性的两个指标(天然含水率和饱和度)都具有高值特征,与相同稠度状态下的一般粘性土相比均偏大。
红粘土具有非常好的力学性质,这对建造建筑物具有非常好的作用。
本文所分析的红粘土工程地质问题对红粘土的地基处理有一定的科学指导意义。
参考文献
1 姜洪涛.红粘土的成因及其对工程性质的影响[J].水文地质工程地质,2000(3):33~37
2 唐大雄、刘佑荣、王清等.工程岩土学[M].北京:地质出版社,1999:22~23
3《建筑地基工程设计规范》(GB50007-2002)
4《贵州建筑岩土工程技术规范》(DB22146-2004)
The Engineering Feature Research of GuiZhou Red Clay
Wu Kai,Xu Lv
Abstract: In GuiZhou province, there are typical karst geomorphy, and wide distributive carbonatites, and moist monsoon climate of subtropics. It had provided good conditions for formation of red clay. This essay combat engineering reality
describe the engineering feature and research of GuiZhou red clay.
Key words: GuiZhou; Red clay; Engineering Feature
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。