桂林红粘土与云南红粘土的比较研究
来源:用户上传
作者: 蒙高磊 谭国强
【摘 要】根据国内的文献资料，通过对桂林与云南两地红粘土的物质组成、物理力学性质进行比较后，得出云南红粘土风化程度比桂林红粘土高，粘土矿物的主要成分有较大不同，虽然都有看似不好的物理性质但却都拥有良好的工程特性的结论。
【关键词】红粘土；物质组成；物理力学性质
A Comparative Study of Red Clay at Guilin and Yunnan
MENG Gao-lei1 TAN Guo-qiang2
（1.Campus of Nanning Guilin University of Technology，Nanning Guangxi 530001，China；
2.Yunnan geotechnical engineering investigation and Design Research Institute，Kunming Yunnan 650000，China）
【Abstract】According to the domestic literature，after compared the material compositions、Physical and mechanical properties of the red clay in Guilin and Yunnan province，we come to a conclusion that the degree of weathering of red clay in Yunnan province is higher than in Guilin，the basis of clay minerals have big different，Although both of them have the bad physical property，but still have good engineering characteristics.
【Key words】Red clay；Material compositions；Physical and mechanical properties
0 前言
红粘土是指石灰岩、白云岩等碳酸盐岩在亚热带高温潮湿气候条件下经过风化、淋蚀和红土化作用后形成的褐红、棕红、褐黄等色的高塑性的粘土。根据其成因又可分为红粘土、次生红粘土[1]。红粘土作为一种特殊土，以其特殊的性质与工程问题引起学术界与工程界的广泛关注，与北方的特殊性黄土并称为“南红北黄”[2]。由于红粘土分布的广泛性，为避免盲目的根据一些个人经验对工程造成不可挽回的损失，因此研究不同地区红粘土的工程地质特性对各地区的工程建设和地质灾害防治有一定的指导作用[3]。本文就桂林红粘土与云南红粘土的工程特性进行讨论。
1 两地红粘土的工程特性
1.1 物质组成
桂林红粘土主要形成于更新世并经后期湿热化作用改造后的残积、坡残积和冲洪积、坡洪积组成。残积、坡残积和坡洪积土的粘粒（粒径<0.005mm）含量均较高，平均含量52.9%～61.5%[4]。桂林地区粘土矿物仅个别样品是以混层矿物（蒙脱石/伊利石混层矿物）为主，多数样品中的粘土矿物以伊利石为主，其次是高岭石、绿泥石，含少量蒙脱石，土质细腻，分散度高[5]。
云南红粘土主要为残积、坡残积组成，粘粒含量相当高，一般可达55%～70%。粘土矿物组成以多水高岭石为主，其他矿物有蒙脱石、伊利石、绿泥石石英等，土质均匀细腻，具高分散性[1]。
1.2 物理性质
桂林红粘土孔隙比变化较大，因地区不同可能有很大差异，一般为0.74～1.46，这主要是因为桂林红粘土的不同成因造成的。比重在2.7与2.8之间，含水量为26%～50%，液限一般为35%～70%，塑限一般为19%～35%，塑性指数16～35，土体饱和度很高，一般大于90%。桂林红粘土粘粒含量一般大于50%，其渗透系数也较小，一般为1.34×10-8～3.8×10-6cm/s。
云南红粘土孔隙比较大，一般都大于1.0，比重也比一般的粘性土大，一般为2.75～2.92。土体含水量接近塑限含水量，大致为30%～55%，且液限、塑限、塑性指数都较高，分别为40%～90%、25%～55%、17～40。土体饱和度也相当高，局部可达100%，渗透系数k为1.0×10-6～8.0×10-6cm/s。
1.3 力学性质
1.4 胀缩性
桂林红粘土普遍具有弱―中等胀缩性，以缩为主，缩大于胀，且在剖面上胀缩变形具有下层大于上层的特点。统计表明，桂林红粘土膨胀率大于1%的约占36%，自由膨胀率大都为30%～40%，在50KPa荷载作用下，膨胀率也有相当部分显示出负值。而体缩率则较大，有63%的土样体缩率大于 10%，最大可达 28%，线缩率也在（下转第156页）（上接第221页）7.0% 以上[4]。
云南红粘土的自由膨胀率一般为35%～55%，属于具有弱膨胀潜势的膨胀土，按照《云南省膨胀土建筑技术规定》计算地基变形量评价地基膨胀等级，云南的红粘土基本属于Ⅰ级膨胀土，胀缩变形以收缩为主，收缩性明显，失水后强烈收缩，天然状态下的膨胀率仅为0.1%～2.0%，线缩率一般为2.5%～8%，最大可达14%[1]。
桂林近年来地下水活动频繁以及因各种原因地下水水质的改变，云南这几年来持续大旱，连昆明都不时停水，这些外界环境的因素可能导致现在两地红粘土的一些物理力学性质与前文有些出入，故以实际为准，文中数据仅供参考。
2 讨论（机理分析）
由前文可知，桂林红粘土中粘土矿物以伊利石为主，其次是高岭石、绿泥石，而云南红粘土中粘土矿物组成以高岭石为主。高岭石构造是由一层硅氧四面体晶体和一层铝氧八面体晶片结合，形成一个单位晶胞，属于1：1型矿物，理论结构式为Al4[Si4O10]（OH）8。而伊利石是含钾量高的原生矿物经化学风化后的初期产物，每个晶胞是由两片硅氧四面体晶片中间夹一片铝氧八面体晶片构成，属于2：1型矿物，其理论结构式为KAl2[AlSi3O10]（OH）2nH2O[7]。绿泥石则是2：2型矿物，从矿物组成由绿泥石过渡到高岭石，反映风化作用主要是去碱和去硅的变化，因此粘土矿物的晶体结构类型反映了风化作用的深度。随着风化作用的不断加强，硅酸盐矿物则由2：2型到2：1型再到1：1型，高岭石的多少反映了风化作用的深度，桂林红粘土粘土矿物中以伊利石为主，反映其成土过程的风化程度仅达中等程度，而云南红粘土粘土矿物以高岭石为主，则表明其风化程度比桂林高[5]。 从主要的化学成分来看，云南红粘土的铁铝含量比较高，所以其比重比桂林红粘土稍大。两地红粘土虽然都具有高含水率、高孔隙比和高液限高塑性，但却有着较大的抗剪强度和较低的压缩性，这是由其特殊的物质成分和结构连接方式决定的。在红粘土的结构中，单元粒团的絮凝结构和粒团之间的架空结构使得红粘土可有较大的孔隙比和高含水率，联结粒团的胶结物质是由极细的胶粒为骨架的凝胶组成，具有较大的表面积和吸附水的能力，对土体的液、塑限有明显的贡献。以游离氧化铁胶粒为核心的水化物聚合物具有很高的含水率，但却不能流动，它在土中所占的体积比比氧化铁的含量大得多，一方面，使得土体含水率和孔隙比提高，另一方面，它的存在使得有效渗流孔截面减小，渗透性也就跟着减小，所以两地红粘土的渗透性都很差[8]。
3 结语
经过对桂林和云南两地红粘土的一些物理力学性质进行比较后，可以得知两地红粘土除了因为风化程度不同而导致的物质组成有所区别外，在工程环境上都具有高孔隙比、高含水率、高液限、高塑限、高塑性、高强度和低压缩性和透水性、膨胀性等工程地质特征，所以两地在工程建设方面有一定的参照性，但不可盲目套用，要对当地的工程地质情况进行详细勘察后才可做决定。
【参考文献】
[1]刘振波，赵春宏.云南红粘土工程特性及岩土工程问题与对策[J].电力勘察设计，2005（3）：32-35.
[2]徐榴胜.红粘土在环境地质工程中的隐患[J].水文地质工程地质，1995（5）：40-43.
[3]熊探宇，张宇双，等.滇西北红粘土的工程地质特性及灾害效应[J].地质通报，2008，27（11）：1894-1899.
[4]韦复才.桂林红粘土的物质组成及其工程地质特征[J].江西师范大学学报（自然科学版），2005，29（5）：460-464.
[5]庞春勇，赖来仁.桂林市红粘土的矿物组成与化学组成特征[J].矿产与地质，2001，15（6）：734-737.
[6]张慧颖，张云淑，彭玉林.昆明红粘土的基本特性及工程效应影响机理的探讨[J].云南农业大学学报，2007，22（4）：615-617，622.
[7]唐大荣，刘佑荣，张文殊，王清.工程岩土学[M].北京：地质出版社，1998.
[8]谭罗荣，孔令伟.某类红粘土的基本特性与微观结构模型[J].岩土工程学报，2001，23（4）：458-462.
[责任编辑：田吉捷]
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-7732816.htm
