《紅粘土與溶洞地基》PPT課件

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1、紅粘土與巖溶地基華南理工大學張海威紅粘土主要內(nèi)容一、紅粘土的分布和組成二、紅粘土的工程特性三、紅粘土的工程地質(zhì)勘探要點四、紅粘土地基評價五、紅粘土地基處理（1）定義紅粘土是出露在地表的碳酸鹽巖在更新世紀以來的濕熱環(huán)境中，經(jīng)過一系列復雜的物理和化學風化，特別是紅土化作用，形成并覆蓋在基巖上，呈棕紅或黃褐色的高塑性粘土。形成的紅粘土經(jīng)后期水流沖蝕搬運至低洼處堆積形成新的土層，其顏色雖較原生紅粘土淺，但仍保持基本特性，液限大于45%的稱次生紅粘土。1.1定義、成因及分布1紅粘土的分布和組成（2）成因暴露在地表的碳酸鹽巖在漫長的地質(zhì)歷史時期內(nèi)，

2、經(jīng)過各種物理風化逐漸分解為巖石碎屑。巖石碎屑因比表面積較大，化學風化逐漸占據(jù)主導地位，而在溫暖濕潤氣候條件下，化學反應(yīng)速度快，經(jīng)如下幾個階段，碳酸鹽巖碎屑就會變成紅粘土：1）飽和硅鋁階段其特點是巖石中的氯化物和硫酸鹽將全部被溶解，首先淋濾出Cl-和SO42-。由于溶于水中的CO2部分為游離的CO2，它可形成碳酸，使水介質(zhì)成為弱酸性，在這種介質(zhì)條件下，由于游離的CO2和H2O的共同作用，灰?guī)r和白云巖發(fā)生碳酸化反應(yīng)，碳酸鹽變成重碳酸鹽。2）酸性硅鋁階段經(jīng)過飽和硅鋁階段，幾乎所有的鹽基被溶淋掉，因此堿性條件逐漸被酸性條件代替。此時，前階段形成

3、的原碳酸巖中原生的粘土礦物伊利石、蒙脫石又被破壞，形成在酸性條件下穩(wěn)定的不含K、Na、Ca、Mg鹽基的穩(wěn)定的粘土礦物——高嶺石。3）鋁鐵土階段在此階段，鋁硅酸鹽粘土礦物被分解，形成SiO2、Al2O3、Fe2O3及其水化物，其礦物成分主要為針鐵礦、赤鐵礦和水鋁礦，從而形成了一種紅色疏松的鐵質(zhì)或鋁質(zhì)土壤，即紅粘土，故這個階段又稱為紅土化階段。（2）紅粘土的分布紅粘土的形成與分布與地質(zhì)歷史上的氣候條件密切相關(guān)，其形成與分布范圍的氣候條件為濕熱的熱帶、亞熱帶，降雨量應(yīng)在1000mm以上，年平均氣溫為19℃～23℃。其分布主要集中在我國長江以南

4、，它西起云貴高原，經(jīng)四川盆地南緣、鄂西、廣東向東延伸至粵北、浙南、皖南、浙西，總面積大約100萬Km2。在云貴高原上，紅粘土主要分布在較低的溶蝕夷平面及巖溶洼地、巖溶谷地；在中部主要分布在峰林谷地、孤峰準平原及丘陵洼地等地貌單元；在東部主要分布在高階地以上的丘陵區(qū)。經(jīng)搬運再沉積形成的次生紅粘土則主要分布在溶洞、溝谷和河谷低級階地，覆蓋于基巖或其他沉積物之上，其分布約占總量的10%～40%，自西向東逐漸增多。1.2紅粘土的組成成分紅粘土的組成成分與其母巖、氣候環(huán)境及風化作用強度有著密切關(guān)系，即使是灰?guī)r，其中的碳酸鹽礦物成分、自生的非碳酸鹽

5、礦物及陸源碎屑礦物的種類及含量也不盡相同。不同地方的紅粘土因其氣候環(huán)境不同，如溫度、濕度等，紅土化的作用強度也不相同，因而不同地方的紅粘土在化學成分和礦物成分上表現(xiàn)出明顯差異。（1）粒度與化學成分在紅粘土的粒度組構(gòu)成中，細顆粒占絕對優(yōu)勢，其中小于5μm的粘粒平均高達76%，而小于2μm的顆粒多達50%以上，據(jù)報道，已見土中小于1μm的顆粒最高可達93%。因而可以看出紅粘土具有很高的分散性。紅粘土的化學成分以氯化物和氫氧化物為主，其中尤以鋁、鐵和硅的氧化物含量最高。它們多以游離的氧化物，其中游離氧化物Fe2O3可以晶態(tài)（赤鐵礦）、微晶態(tài)（

6、針鐵礦）和膠態(tài)（羥鐵礦）三種物態(tài)賦存，氧化鐵的賦存狀態(tài)及其含量決定了紅粘土的顏色，直接反映了紅土化作用的強度，其中晶態(tài)的赤鐵礦含量越高，紅粘土的顏色越紅，紅土化作用強度也越大；而羥鐵礦的含量越高，土的顏色越淺，表明紅土化作用強度越弱。這進一步表面，紅粘土的工程性質(zhì)與其顏色有密切關(guān)系，顏色越深（紅），其工程性質(zhì)也就越好。（2）紅粘土的礦物成分與結(jié)構(gòu)1）次生的具有晶質(zhì)結(jié)構(gòu)的粘土礦物其含量一般占紅粘土的40%～50%，其中主要包括高嶺石、綠泥石、蛭石、伊利石等，有時還可見到少量的蒙脫石。由下表可知，紅粘土中的粘土礦物以水穩(wěn)定性礦物高嶺石、綠泥

7、石為主，其次為亞水穩(wěn)性的伊利石、蛭石和不含或少含有非水穩(wěn)性的蒙脫石。2)次生的非晶質(zhì)粘土礦物紅粘土中次生的非晶質(zhì)粘土礦物，包括水鋁英石、氧化鐵、氧化鋁、氧化硅及其水化物，它們是不發(fā)生X射線衍射峰的黏膠物質(zhì)，其中又以游離鐵為主，這也是與其他粘土的重要區(qū)別之一。這些無定性物質(zhì)一般具有很大的表面積，化學活性很高，不穩(wěn)定，可以在一定條件下老化。3）可溶性的鹽類礦物及有機質(zhì)可溶性的鹽類礦物主要有重碳酸鹽，其次為鈣、鎂的硫酸鹽和氯化物。它們?nèi)芙夂螅嘁躁?、陽離子存在于紅粘土的孔隙水溶液中。紅粘土中的有機質(zhì)含量可達0.35%左右，其主要成分有纖維素、

8、有機酸、腐殖質(zhì)等，其中腐殖質(zhì)絕大多數(shù)與礦物顆粒結(jié)合形成有機—無機復合體。2.1紅粘土的物理力學特性2紅粘土工程特性紅粘土的物理力學特性一般如表18-3所示（1）紅粘土的物性指標特征1）高塑性、高液限、高孔隙