红粘土与溶洞地基(ppt)

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1、红粘土与岩溶地基华南理工大学张海威红粘土主要内容一、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）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。1.1定义、成因及分布1红粘土的分布和组成（2）成因暴露在地表的碳酸盐岩在漫长的

2、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。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

3、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。（2）红粘土的分布红粘土的形成与分布与地质历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

4、温为19℃～23℃。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。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

5、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。（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2μm的颗粒多达50%以上，据报道，已见土中小于1μm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。红粘土的化学成分以氯化物和氢氧化物为主，其中尤以铝、铁和硅的氧化物含量

6、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。（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

7、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、蛭石和不含或少含有非水稳性的蒙脱石。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。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

8、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。2.1红粘土的物理力学特性2红粘土工程特性红粘土的物理力学特性一般如表18-3所示（1）红粘土的物性指标特征1）高塑性、高液限、高孔隙