紅黏土地基綜述課件

1、紅黏土地基第1頁(yè)，共18頁(yè)。紅黏土的概述紅黏土分為原生紅黏土、此生紅黏土。原生紅黏土是指石灰?guī)r、白云巖、泥質(zhì)巖等碳酸鹽類(lèi)巖石，在炎熱濕潤(rùn)氣候條件下經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的紅土化作用而形成的高塑性黏土物質(zhì)，一般呈褐紅、棕紅、紫紅和黃褐色，其液限一般大于或等于50%。次生紅黏土是指原生紅黏土經(jīng)搬運(yùn)、沉淀后仍保留其基本特征，其液限大于45%的黏性土。第2頁(yè)，共18頁(yè)。紅黏土地基的分布規(guī)律我國(guó)的紅黏土主要分布于長(zhǎng)江以南的地區(qū)，以廣西、貴州、云南、四川東部、湖南西部等省區(qū)最為典型與廣泛。北部地區(qū)紅黏土也零星分布，如陜西南部、山東南部、湖北西部。這些地區(qū)紅黏土的存在主要是曾存在過(guò)較長(zhǎng)期的濕熱氣候條件，有利于紅黏土的形

2、成。第3頁(yè)，共18頁(yè)。紅黏土的工程分類(lèi)根據(jù)紅黏土的工程地質(zhì)特性，巖土工程勘察規(guī)范（GB 500212001）提出了紅黏土的工程分類(lèi)。紅黏土堅(jiān)硬狀態(tài)按含水比劃分為堅(jiān)硬、硬塑、可塑、軟塑和流塑狀態(tài)。紅黏土的裂隙狀態(tài)按靈敏度劃分為致密狀、巨塊狀和碎裂狀。紅黏土按界限液塑比劃分為收縮后再浸水膨脹量能恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的類(lèi)及收縮后再浸水膨脹量不能恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的類(lèi)。第4頁(yè)，共18頁(yè)。紅黏土的工程分類(lèi)紅黏土按地基均勻性分為基底壓縮范圍內(nèi)地層全部為紅黏土組成的均勻地基及基底壓縮范圍內(nèi)地層由紅黏土與巖層組成的不均勻地基。第5頁(yè)，共18頁(yè)。紅黏土的主要物性指標(biāo)粒度成分紅黏土的粒度成分以小于 0.005mm的黏粒為主

3、，平均含量達(dá)60%80%，其余為少量粉粒和砂粒，約占 11%15%和9%13%。紅黏土中小于0.002mm的膠粒占到40%70%，是膠粒含量最高的黏土，天然狀態(tài)下具有高分散性。次生紅黏土由于搬運(yùn)過(guò)程中外來(lái)物質(zhì)的摻入，通常粉粒和砂粒的含量相對(duì)增加，黏粒含量相對(duì)減少，塑性降低。第6頁(yè)，共18頁(yè)。礦物成分與化學(xué)成分紅黏土以黏土礦物占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，主要為高嶺石、伊利石和綠泥石，部分含少量蒙脫石。非黏土礦物成分主要為石英和長(zhǎng)石。高嶺石是濕熱氣候條件下，在堿土金屬含量很低的酸性介質(zhì)環(huán)境中生成，與紅黏土的形成條件一致。高嶺石具有穩(wěn)定的結(jié)晶格架，極性水分子和交換陽(yáng)離子均不能進(jìn)入晶層，故不具膨脹性。第7頁(yè)，共18頁(yè)

4、。紅黏土的化學(xué)成分紅黏土的化學(xué)成分主要為SiO2、Al2O3和Fe2O3，硅鋁分子比約為2.43。紅黏土的交換性陽(yáng)離子以二價(jià)鎂、鈣離子為主，一價(jià)鉀、鈉離子的含量很少。由于鎂、鈣離子的交換性能相對(duì)較弱，紅黏土的親水性和膨脹性較弱。第8頁(yè)，共18頁(yè)。水理性質(zhì)紅黏土的性狀特征主要反映在高含水量、高塑性和高孔隙比，土性指標(biāo)的變化幅度較大。一般情況下，紅黏土的天然含水量30%60%，天然容重16.518.5kN/m3，孔隙比1.11.7，液限50%110%，塑限25%55%，塑性指數(shù)2550。第9頁(yè)，共18頁(yè)。水理性質(zhì)根據(jù)試驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)，衡廣復(fù)線紅黏土天然含水量36%，液限53%，塑限27%，塑性指數(shù) 2

5、8，自由膨脹率35%，其天然含水量、孔隙比、液限和塑性指數(shù)等指標(biāo)有隨紅土化程度降低而減小的趨勢(shì)。紅黏土的天然飽和度大多在90%以上，使紅黏土成為二相體系。紅黏土為致密結(jié)構(gòu)，滲透系數(shù)在10-8cm/s 量級(jí)，滲透性較弱。紅黏土中的地下水多為裂隙性潛水和上層滯水，主要由降水補(bǔ)給。第10頁(yè)，共18頁(yè)。紅黏土的力學(xué)性質(zhì)紅黏土具有高孔隙性，但單個(gè)孔隙的體積很小，固態(tài)礦物為較穩(wěn)定的結(jié)晶格架，顆粒間的氧化鐵膠結(jié)物具有較強(qiáng)的黏結(jié)力，細(xì)分散顆粒呈穩(wěn)定的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。因此，一般狀態(tài)下的紅黏土具有較好的力學(xué)性能，壓縮性不大，抗剪強(qiáng)度較高，但結(jié)構(gòu)效應(yīng)明顯，殘余強(qiáng)度較低。第11頁(yè)，共18頁(yè)。紅黏土的脹縮性與裂隙性紅黏土的組

6、成礦物親水性不強(qiáng)，次生黏土礦物的組分、交換陽(yáng)離子的性質(zhì)及交換總?cè)萘繘Q定了紅黏土在天然狀態(tài)下的膨脹量很小。紅黏土具有高分散性、高含水量、高孔隙度及高飽和度特點(diǎn)，其脹縮性能主要表現(xiàn)為收縮為主，其大小主要取決于初始含水量。第12頁(yè)，共18頁(yè)。紅黏土的脹縮性與裂隙性收縮后的紅黏土再浸水可能出現(xiàn)微小的膨脹性，自由膨脹率小于40%，一般情況下可不考慮其膨脹性。紅黏土的體縮率一般在 7%20%，線縮率在2.5%5.0%，其收縮所造成的影響不可忽視。堅(jiān)硬和硬塑狀態(tài)的紅黏土層由于失水收縮形成大量裂隙，在干旱氣候條件下，坡面開(kāi)挖后裂隙的發(fā)生和發(fā)展迅速，新開(kāi)挖坡面數(shù)日內(nèi)便可被收縮裂隙切割得支離破碎。第13頁(yè)，共18頁(yè)。軟弱下臥層對(duì)路基穩(wěn)定性的影響在紅黏土天然剖面上，表層呈堅(jiān)硬、硬塑狀態(tài)，向下逐漸變軟，土的含水量、孔隙比隨深度遞增，強(qiáng)度逐漸降低，壓縮性增大。這與一般黏性土在自重作用下排水固結(jié)，密度隨深度遞增的規(guī)律相反。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查，上部呈堅(jiān)硬、硬塑狀態(tài)的硬殼層占紅黏土層的75%以上，下部可塑-軟塑狀態(tài)的軟弱層占土層總厚的15%30%。第14頁(yè)，共18頁(yè)。軟弱下臥層對(duì)路基穩(wěn)定性的影響自然狀態(tài)下的紅黏土呈致密狀，其中固態(tài)礦物為較穩(wěn)定的結(jié)晶格架，細(xì)分散顆粒呈穩(wěn)定的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，液體多屬結(jié)合水，不能在