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紅黏土的工程地質特徵為

發布時間: 2021-02-19 14:31:52

① 在有溶岩和紅粘土地區進行工程建設時應注意哪些工程地質問題

溶岩地區由於有溶洞、伴隨溶溝、溶槽的存在,在岩體自重或者建築物的重量下,會發生地面變形,地基塌陷。由於地下水的運動,建築場地或地基也可能出現涌水淹沒等突然事故。

② 紅粘土野外編綠描述包含物成分

紅粘土為碳酸鹽岩系出露的岩石經紅土化作用形成的棕紅、褐黃等色的高塑性回粘土。其裂隙發答育,液限一般大於50,具有明顯的收縮性,但壓縮性低。經坡、洪積再搬運後仍保留其基本特徵,液限大於或等於45但小於50的紅粘土為次生紅粘土。礦物成分主要為高嶺石,並含一定量的蒙脫石和石英顆粒等,含水率為10%左右,孔隙比為0.5~0.7,干容重為16~17 kN/m3,塑性指數為1l~16。但是隨隧洞開挖其含水率不斷增加,一般為15%~22%,甚至有的洞段土體含水率達到塑限,天然壓縮系數a1-2=0.09-0.1 MPa-1,飽和壓縮系數a1-2-0.1~0.15 MPa-1,自由膨脹率為5%~20%。

③ 什麼是紅粘土

4.1.13 紅粘土來為碳酸鹽自岩系的岩石經紅土化作用形成的高塑性粘土。其液限一般大於50%。紅粘土經再搬運後仍保留其基本特徵,其液限大於45%的土為次生紅粘土。
【條文說明】紅粘土是紅土的一個亞類。紅土化作用是在炎熱濕潤氣候條件下的一種特定的化學風化成土作用。它較為確切地反映了紅粘土形成的歷程與環境背景。區域地質資料表明:碳酸鹽類岩石與非碳酸鹽類岩石常呈互層產出,即使在碳酸鹽類岩石成片分布的地區,也常見非碳酸鹽類岩石夾雜其中。故將成土母岩擴大到「碳酸鹽岩系出露區的岩石」。在岩溶窪地、谷地、準平原及丘陵斜坡地帶,當受片狀及間歇性水流沖蝕,紅粘土的土粒被帶到低窪處堆積成新的土層,其顏色較未搬運者為淺,常含粗顆粒,但總體上仍保持紅粘土的基本特徵,而明顯有別於一般的粘性土。這類土在鄂西、湘西、廣西、粵北等山地丘陵區分布,還遠較紅粘土廣泛。為了利於對這類土的認識和研究,將它劃定為次生紅粘土。

④ 可塑紅粘土作地基持力層,承載力特徵值1600kpa,c=31.2kpa,∮=6.2

承載力特徵值1600kpa,這個承載力非常高,做什麼基礎都可以。

⑤ 工程地質特徵

工程地質特徵對注漿材料的選擇和注漿量的確定尤其重要,因此,在注漿施工前回,必須搞清楚所注地層答是砂層、粘土層、淤泥層,還是砂卵石層、斷層破碎帶。對於砂層,要進行篩分試驗,確認砂層是粗砂、中砂,還是細砂、粉細砂。對地層空隙率、裂隙度要通過試驗,或者採取工程類比法進行確定。

⑥ 工程地質勘查中,紅粘土怎麼描述

黏土:紅褐色,可塑,稍濕,無搖震反應,干強度中等,含高嶺土團塊或者植物根系。

⑦ 粘土化蝕變軟岩的工程地質特性

一、蒙脫石化蝕變岩的發育特徵

我們在滇藏鐵路滇西北段野外地質調查過程中,發現了多處工程性質極差的火成岩和玄武岩的蝕變岩,它們主要分布在洱海東側的禾洛山隧道、大墓坪隧道及公路邊坡的露頭上;在洱海東、鶴慶北衙等地還發現了多處蝕變岩脈遭受侵蝕後形成的深切溝槽,它們很可能標志著蝕變岩的分布。

1.蝕變岩的宏觀地質特徵

(1)康廊村蝕變岩帶

在洱海東岸康廊村一帶,沿D1k白雲質灰岩中的裂隙帶發育閃長岩脈,岩脈寬達4.5 m,走向80°,近直立,岩脈與灰岩交界處形成鍾乳狀的方解石,在後期的構造活動和熱液作用下閃長岩脈發生蝕變,呈軟弱泥狀(圖12-1)。

(2)禾洛山隧道的蝕變岩

在禾洛山隧道一帶,發育近SN向的斷裂帶,二疊系玄武岩常沿斷裂帶遭受熱液作用、產生蝕變。在隧道北口西側,玄武岩擠壓破碎明顯,蝕變程度不同的深褐色蝕變岩與褐黃色蝕變岩交替出現,構成寬達15 m的蝕變帶(圖12-2)。由於蝕變岩體與隧道近於平行,隧道斷面不得不擴挖並採用弧形板支護。在山體西側,施工便道開挖的邊坡在半年內即風化成砂,覆蓋於母岩之上,厚達3~5 cm,這顯然與玄武岩蝕變作用引起的性質蛻化有關。

(3)康海村蝕變岩帶

位於雙廊鎮康海村北的山體主要由二疊系灰色石灰岩構成,沿斷裂帶間斷出現玄武岩。受蝕變作用影響,玄武岩風化程度高。二疊系石灰岩常沿斷層方向或岩脈產生溶蝕,出現岩溶裂隙或寬大裂縫。鐵路從該蝕變帶附近以邊坡形式通過,在斷裂帶和玄武岩復合部位的邊坡易於風化剝落。

(4)大墓坪隧道的蝕變岩帶

大墓坪隧道圍岩為層狀玄武岩,產狀290°∠30°,隧道軸走向340°,圍岩中發育較多的NE向構造節理,且有煌斑岩侵入跡象。玄武岩沿節理蝕變現象明顯,蝕變後呈紫紅色、灰綠色、米黃色等,且性質軟弱。

圖12-1 洱海東岸康廊村一帶蝕變岩特徵

圖12-2 禾洛山隧道北口蝕變岩特徵

(5)奔子欄西北的蝕變岩

在德欽奔子欄西北,214國道邊坡由玄武岩構成,節理密集發育,屬斷層影響帶,斜坡表層蝕變風化現象明顯,玄武岩成為淺黃綠色泥礫質蝕變物,其中夾雜石膏脈和黃鐵礦斑點,說明它們遭受過低溫熱液礦化作用。蝕變岩風化後呈豆腐渣狀,在蝕變岩分布區出現多處邊坡滑塌現象。

2.粘土化蝕變岩的物質組成

經蝕變的岩體多呈鬆散狀,經後期錯動或風化後呈土狀。在不少情況下,蝕變物與原岩或圍岩交錯鑲嵌在一起。通過野外系統取樣進行粒度分析,蝕變岩的粒度組成因蝕變程度的不同而有所差異,不少蝕變岩<5 μm粘粒含量達50%以上,最高達71.84%(表12-1),這也是蝕變後的岩石極易風化的原因之一。

表12-1 滇藏鐵路滇西北段蝕變岩的粒度分析結果

粘土礦物含量和組成是決定蝕變岩工程地質特性的物質基礎。本次研究中,分別對<2 μm樣品採用3種處理方法(懸液製成的定向片、乙二醇飽和處理的定向片、550℃條件下加熱2小時的定向片)進行粘土礦物XRD定量測定。測試結果表明,滇西北強烈粘土化的土狀蝕變岩的粘土礦物成分全部為單礦物蒙脫石,蒙脫石相對含量達100%;蝕變程度較低的斑塊狀蝕變岩的粘土礦物成分由蒙脫石、伊利石、高嶺石和綠泥石組成,但蒙脫石相對含量也達到35%~82%(表12-2,圖12-3)。值得一提的是,組成蝕變岩粘土礦物的蒙脫石是以單礦物形式出現的,而不以混層礦物形式出現。採用SnCl2容量法測得的有效蒙脫石含量(絕對含量)多數在50%以上。這說明所研究的蝕變岩類型全部為蒙脫石化蝕變岩。

表12-2 蝕變帶粘土礦物組成定量測試結果

圖12-3 蝕變岩<5 μm粘粒的XRD定量測試結果

二、蒙脫石化蝕變岩的工程地質特性

1.物理性質和物理化學活性

室內測試表明,由於大量蒙脫石的存在,蒙脫石化蝕變岩在天然狀態下可保持較高的含水量(達40%以上),而乾燥後在水中崩解成泥狀、碎屑泥狀(表12-3)。蝕變岩的比表面積通常很高,一般在200 m2/g以上,有的高達507.66 m2/g,具有蝕變程度越高、比表面積越大的特點,這說明蝕變岩通常具有較高-很高的物理化學活性,在環境變化的條件下,極易誘發工程問題。

表12-3 蒙脫石化蝕變岩的物性指標和工程特性測試結果

2.膨脹勢

蒙脫石化蝕變岩屬於膨脹岩的一種地質成因類型,國外雖有現場膨脹勢的快速判別方法,但沒有定量指標。目前國內尚無統一的膨脹岩判別標准,多採用曲永新(1992)提出的不規則岩塊乾燥飽和吸水率指標進行判別,吸水率的大小反映膨脹勢的強弱。測試表明,多數樣品為強膨脹性的,少數為微膨脹性的(圖12-4)。為了揭示蝕變作用的工程效應和環境效應,張永雙等(2007)認為可以採用「蝕變系數」來反映蝕變岩的蝕變程度,其值為岩塊乾燥飽和吸水率與<0.5 mm岩粉吸水率的比值,表達式為:

滇藏鐵路沿線地殼穩定性及重大工程地質問題

式中,ζ——蝕變系數;

圖12-4 蝕變岩的蝕變程度和膨脹勢判別圖

Wb——岩塊乾燥飽和吸水率/%;

Wp——岩粉乾燥飽和吸水率/%。

蝕變系數反映岩石的蝕變程度,值越大蝕變程度越高,蝕變岩的膨脹性越強。

三、粘土化蝕變岩的形成條件及其分布規律

1.岩石蒙脫石化作用的形成條件

大面積區域蝕變岩的形成,常受控於區域內重大地質事件和地質作用,尤其是區域蝕變帶常與區域深斷裂的構造岩漿活動有關。因此,岩石類型、活動斷裂和流體作用是產生區域蝕變帶的前提,具有一定規模且穩定的熱源是促使岩石蝕變的動力條件。從工程地質的角度,蒙脫石化、伊利石化、高嶺石化尤其是蒙脫石化蝕變作用對工程的危害最嚴重,常成為工程地質研究中最受關注的對象。

大量研究表明,雖然硅酸鹽岩經過熱液作用都可以形成蒙皂石(蒙脫石),但不同岩石形成蒙脫石所需要的條件是不同的。由於蒙脫石硅氧四面體和鋁氧八面體晶層中普遍存在著Mg2+和Al3+的同晶置換作用,Mg2+是蒙脫石礦物晶格中不可缺少的化學成分,因此蒙脫石的形成必須有足夠的Mg2+參與。Mg2+的來源一般有3種途徑:①富含Mg的火成岩體本身,如輝綠岩、輝長岩、玄武岩等基性岩;②富Mg的圍岩,如白雲岩、白雲質灰岩、白雲質大理岩;③存在富含Mg2+的地下熱水作用。在對侵入體蒙脫石化工程地質預報中,不僅要充分注意侵入體和圍岩的礦物化學成分,還必須分析是否出現過熱液作用。通常,對後者的宏觀判別並不容易,可行的判別辦法主要有2個,一是調查熱液礦床和熱液蝕變岩帶的分布,二是調查溫泉和地下熱水的分布。橫斷山區是我國地熱活動高異常區,有大量溫泉分布,其中大理至德欽所經地區已發現溫泉(群)達69個之多,為圍岩蝕變提供了極為充分的條件。

2.滇藏鐵路滇西北段的主要蝕變岩類型

前人成果和野外實地調查表明,滇藏鐵路滇西北段的粘土化蝕變岩主要屬於岩漿期後的熱液蝕變岩,少量為火山岩的熱液蝕變。岩漿期後的熱液蝕變作用通常伴隨著淺成(次火山岩)的岩漿活動,由殘余熱液和揮發分的作用而發生的蝕變作用。一般遭受鹼性-微鹼性熱液作用的火成岩侵入體均可以發生蒙脫石化作用。岩漿期後的熱液蝕變岩按照母岩的岩性大致可劃分為:①輝綠岩、輝長岩脈的蝕變岩;②安山玢岩、閃長玢岩脈的蝕變岩;③酸性和鹼性岩脈的蝕變岩。在某些火山岩分布區,火山岩的蝕變通常是在鹼性-微鹼性富Mg熱水的作用下形成的。遭受蒙脫石化蝕變作用的岩體,其工程性質迅速蛻化,成為容易誘發工程問題的特殊岩土體。

根據蝕變岩的全岩XRD測定結果推測,洱海東側康海一帶蝕變岩的母岩可能為輝綠岩,禾洛山隧道北口為蝕變玄武岩,奔子欄北和康廊村蝕變岩的母岩可能為閃長玢岩,蝕變岩樣品中黃鐵礦和石膏的存在,表明它們為低溫熱液蝕變的產物(表12-4)。

表12-4 蝕變岩的全岩礦物組成的XRD測試結果

⑧ 工程地質學的主要內容(作者:石證明)

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⑨ 紅粘土的工程地質特性

紅粘土是熱帶、亞熱帶地區碳酸鹽岩類和玄武岩強烈化學風化作用的產物,在成因類型上屬於殘坡積粘土,是一種區域性特殊土。滇藏鐵路沿線的紅粘土主要分布於滇西北碳酸鹽岩分布區,是上新世以來古紅土化作用形成的紅色風化殼。在工程上,這些殘存的紅色風化殼可以構成鐵路路基和路塹邊坡,在雨季常產生滑坡、坍塌等地質災害,不僅導致交通中斷、威脅人身安全,而且在工程開挖或植被破壞的條件下,地表水作用往往導致嚴重的水土流失現象,因此常增加巨額的維修費用,鐵路工程建設中對該類問題必須給予足夠的重視。現以滇西北地區由碳酸鹽岩(石灰岩、白雲岩)化學風化而成的紅粘土為例,闡述其一般工程地質特性。

一、滇西北紅粘土的宏觀特徵

滇西北紅粘土主要以殘坡積成因為主,其厚度變化大,通常在地形舒緩地帶較厚。母岩成分以碳酸鹽岩(石灰岩、白雲岩)為主。滇西北紅粘土的宏觀特徵主要表現在以下方面:

(1)一般為紅褐、棕紅色。

(2)表層呈堅硬或硬塑狀態,具有乾燥收縮現象,粘土呈碎裂、碎屑狀。

(3)厚度一般小於7~8 m,個別地段厚度可達10~20 m,土層厚度變化很大,往往一尺之遙,厚度相差數米。在有植被覆蓋的地區,紅粘土通常是連續分布的。

二、紅粘土的物質組成

紅粘土的成因決定了其通常具有極高的分散性,高分散性也是紅粘土高塑性的原因之一。採用移液管全分散法對滇西北紅粘土進行粒度分析,結果表明滇西北紅粘土的主要粒度組成為粘粒,其中d<5 μm的粘粒含量最低為49.84%,最高為82.08%;d<2 μm的粘粒含量最低為48.6%,最高為81.52%(表12-11)。粘粒含量多少與紅土化程度有關,強紅土化的紅粘土(如鶴慶北衙、公雞石一帶),因強鐵鋁質膠結作用,粘土含量偏低。

表12-11 滇西北紅粘土的粒度組成測試結果

粘粒是滇西北紅粘土最主要的組成部分,而粘粒中的粘土礦物的成分和含量是影響其工程地質特性的主要因素。利用現代X-射線衍射法對滇西北紅粘土中的粘土礦物進行定量測試發現,紅粘土的粘土礦物組成取決於紅土化程度,即脫硅富鋁化程度。紅土化程度高的紅粘土以高嶺石為主,普遍含較多的蛭石,並伴生伊利石和綠泥石;紅土化程度低的紅粘土以伊/矇混層礦物(I/S)為主,且為中低混層比,伴生高嶺石、伊利石(表12-12,圖12-16)。

表12-12 滇西北紅粘土礦物成分定量測試結果

圖12-16 紅粘土的粘土礦物組成定量測試結果

通常,紅粘土的紅土化程度越低,其I/S混層礦物含量越高,因而其脹縮性越強,工程性質越差。在麗江以南,紅粘土中的粘土礦物主要以K為主,同時V含量也比較高,說明其紅土化程度較高;而麗江以北則以I/S混層礦物為主,說明其紅土化程度較低。這主要是由於麗江以南海拔比北部低、緯度也低,較為濕熱的北亞熱帶氣候環境為紅土化提供了有利的條件。可見,氣候條件是導致紅土化程度不一的主控因素。

值得指出,在紅土化程度高的紅粘土中普遍含有蛭石,這是由於隨著紅土化程度增高,伊利石、伊/矇混層礦物逐漸破壞或轉化,除了形成高嶺石外,還轉化為蛭石。以往認為紅粘土中蛭石是伊利石轉化的認識是不全面的。

三、紅粘土的工程地質特性

(1)物理性質和物理化學活性

室內土工試驗結果表明,滇西北紅粘土的物理和物理化學性質主要表現在以下方面:① 含水量較高,一般為30%~50%(表12-13)。② 乾重度低,一般低於17.6 kN/m3,反映了紅粘土具有高孔隙性。③ 高塑性,液限在69.22%~78.25%之間,塑性指數為33.90~34.78,為典型的高塑性粘土。④ 紅粘土的液性指數范圍位於0.11~0.24之間,含水比位於0.55~0.67,說明滇西北紅粘土在天然狀態下呈堅硬-硬塑態。⑤ 紅粘土的比表面積較大,一般為177.6~235.6 m2/g,與有效蒙脫石含量較高(10%~20%)和高分散性是一致的;紅粘土的pH值為6.53~6.96,屬微酸性。

表12-13 滇西北紅粘土的基本物性指標

(2)紅粘土的膨脹性和收縮性

以往對我國紅粘土膨脹性判別研究發現,有些紅粘土(如雲南蒙自紅粘土)具有顯著的膨脹性,但也確實有不少紅粘土的自由膨脹率小於40%,其主要原因在於粘土礦物組成的不同。滇西北以伊/矇混層礦物為主的紅粘土屬於膨脹性紅粘土,以中甸上吉沙紅粘土為代表,自由膨脹率達48%;以高嶺石為主的紅粘土屬於非膨脹性紅粘土,以麗江北溝羅紅粘土為代表,自由膨脹率為38%。

(3)紅粘土的力學性質

室內採用直剪儀對紅粘土樣品進行了不同狀態的直剪試驗(表12-14),並根據試驗結果得到了不同含水量條件下紅粘土樣品的剪應力τ與位移Δl的關系曲線(圖12-17)。從圖12-17可以看出:隨著含水量的增加,紅粘土的抗剪強度下降,特別是當其含水量超過其液限時,抗剪強度急劇下降,即使圍壓很大,其抗剪強度仍然很弱。

表12-14 滇西北紅粘土在不同狀態下的直剪試驗結果

圖12-17 滇西北紅粘土的剪應力(τ)與位移(Δl)關系曲線

綜上所述,紅粘土的成因決定了其高孔隙性、高塑性,不良工程性質決定其在開挖暴露和裸露環境下將產生強烈的體積收縮變形,相應地出現紅粘土碎裂化現象。在雨季特別是暴雨作用下,常造成地表沖刷、沖溝形成和石漠化現象,成為重要的環境問題。紅粘土的上述工程地質特性也可以充分說明紅粘土邊坡在雨季易於產生滑坡的原因。

⑩ 紅粘土的生成條件是什麼有何物理性質工程性質怎樣

紅粘土的形成:碳酸鹽岩系地區,經紅土化作用形成並覆蓋於基岩上的棕紅、褐黃等顏色的高塑性粘土。其液限大於或等於50%,上硬下軟,具明顯的失水收縮性,裂隙發育,原生紅粘土經再搬運,沉積後仍保留紅粘土的基本特徵,且液限大於45%的土稱為次生紅粘土。我國的紅粘土以貴州、雲南、廣西等省區最為發育,分布廣.
紅粘土成土環境:紅粘土的成土母質是第三紀紅色粘土,並被埋藏在黃土層下。由於強烈水土流失切割,覆蓋於其上的黃土層被侵蝕殆盡,紅色古土壤層出露地表。紅色粘土層質地粘重,吸水膨脹後水分難以下滲,加之所處地形部位坡度較大,每屆降雨形成地表徑流,水土流失嚴重,形成滑坡、瀉溜和崩塌等重力侵蝕。年復一年侵蝕循環,致使土壤發育微弱,因形成與黃土母質在形態特徵和理化性質上有很大差異的紅粘土。

紅粘土地區植被稀疏,成土作用微弱。表層僅有較薄而有機質含量低的腐蘊質層,在腐殖質組成中,胡敏酸的絕對含量和相對含量都低,多在0.02-0.098克每千克之間,胡富比多在0.4-0.5之間。紅粘土的生物作用微弱,具有紅色風化殼的殘留特徵。第三紀及第四紀紅色風化殼土體結構面上往往覆有棕黑色鐵錳膠膜,呈中性,或具石灰性反應。
物理性質:
礦物成分主要為高嶺石,並含一定量的蒙脫石和石英顆粒等,含水率為10%左右,孔隙比為0.5~0.7,干容重為16~17 kN/m3,塑性指數為1l~16。但是隨隧洞開挖其含水率不斷增加,一般為15%~22%,甚至有的洞段土體含水率達到塑限,天然壓縮系數a1-2=0.09-0.1 MPa-1,飽和壓縮系數a1-2-0.1~0.15 MPa-1,自由膨脹率為5%~20%。從上述物理性質指標判別N2紅粘土為低至中偏低壓縮性、非膨脹性土。

力學及變形特性

對N2紅粘土洞段取原狀土樣進行室內直剪、三軸剪,以及鄧肯E-μ模型的變形試驗,該土的抗剪強度較高,但是隨含水率的增加其抗剪強度降低較明顯。

工程性質:
該土種多為荒草地,植被稀疏,水土流失嚴重,缺水易旱。實行喬、灌、草結合,發展林、牧業生產。對宜墾為農用的要修築梯田,或修埂築堰,進行土地深翻,提高土壤的蓄水能力,並實行等高種植耐旱植物,增施有機肥、磷肥,實行糧-豆,糧-肥間作,養用結合,培肥地力。

1、陡坡地紅粘土侵蝕嚴重,應恢復和保護植被;已墾殖的陡坡耕地,應退耕種植林草,控制水土流失。

2、種植綠肥,增施有機肥,秸稈還田,科學施用磷肥,可有效地改善土壤的理化性狀。

3、復鹽基紅粘土的土體深厚,酸鹼度適中,鹽基飽和,礦質養分較豐富,是浙江沿海島嶼區重要土壤資源之一。利用狀況有三種;一是坡耕地,種植大麥、甘薯、玉米和夏類作物。二是林地,主要分布在大、中島嶼上,栽種黑松、毛竹,以黑松為主。黑松較抗風,又耐旱、耐瘠,適應性強。目前黑松占島嶼林種的93%,但宜間套闊葉樹,以防病蟲危害;三是灌叢草地,處於半荒蕪狀態,多分布於邊遠小島,而部分大、中島嶼近村莊處的山坡地亦有小面積的分布。

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