特殊性岩土的勘察之紅粘土

一、紅粘土的工程性質

紅粘土是指在溼熱氣候條件下碳酸鹽系岩石經過第四系以來的紅土化作用形成並覆蓋於基岩上,呈棕紅、褐黃等色的高塑性土。其主要特徵是:液限(wL)大於50%、孔隙比(e)大於1.0;沿埋藏深度從上到下含水量增加,土質由硬到軟明顯變化;在天然情況下,雖然膨脹率甚微,但失水收縮強烈,故表面收縮,裂隙發育。紅粘土經後期水流再搬運,可在一些近代沖溝,窪谷、階地、山麓等處堆積於各類岩石上而成為次生紅粘土,由於其搬運不遠,很少外來物質,仍然保持紅粘土基本特徵,液限(wL)大於45%,孔隙比(e)大於0.9。

紅粘土是一種區域性特殊土,主要分佈在貴州、廣西、雲南地區,在湖南、湖北、安徽、四川等省也有局部分佈。地貌一般發育在高原夷平面、臺地、丘陵、低山斜坡及窪地上,厚度多在5~15米,天然條件下,紅粘土含水量一般較高,結構疏鬆,但強度較高,往往被誤認為是較好的地基土。由於紅粘土的收縮性很強,當水平方向厚度變化不大時,極易引起不均勻沉陷而導致建築破壞。

紅粘土的一般性質可以歸納為:

1.天然含水量和孔隙比較高,一般分別為30%~60%和1.1~1.7。且多處處於飽和狀態,飽和度在85%以上。

2.含較多的鐵錳元素,因而其比重較大,一般為2.76~2.90。

3.粘粒含量高常超過50%,可塑性指標較高;含水比為0.5~0.8且多為硬塑狀態和堅硬或可塑狀態;壓縮性低,強度較高,壓縮係數一般為0.1~0.4MPa-1,固結快剪的C一般為0.04~0.09MPa-1,內摩擦角一般為10°~18°。各指標變化幅度大,具有高分散性。

4.透水性微弱,多為裂隙水和上層滯水。

5.紅粘土的的厚度變化很大,主要有基岩的起伏和風化深度不同所致。

二、紅粘土的分類

特殊性岩土的勘察之紅粘土

三、紅粘土勘察評價要點

1.工程地質測繪和調查應著重查明的內容

(1)不同地貌單元的紅粘土和次生紅粘土的分佈、厚度、物質組成、土性等特徵及其差異,並調查當地的建築經驗;

(2)下伏基岩、岩溶發育特徵及其與紅粘土土性、厚度變化的關係;

(3)地裂的分佈、發育特徵及其成因、土體結構特徵,土體中裂隙的密度、深度、延展方向及其發展規律;

(4)地表水體和地下水的分佈、動態及其與紅粘土狀態垂直向分帶的關係;

(5)現有建築物開裂的原因分析,當地勘察、設計、施工經驗等。

2.紅粘土地區勘探工作量的佈置

紅粘土地區勘探點的佈置,應取較密的間距,查明紅粘土厚度和狀態的變化。初步勘察勘探點間距宜取30~50米;詳細勘察勘探點間距,對均勻地區宜取12~24米,對不均勻地基宜取6~12米。厚度和狀態變化大的地段,勘探點間距還需加密。各階段勘探孔的深度可按一般土對各類岩土工程勘察的基本要求佈置。對不均勻地基,勘探孔深度達到基岩。

對不均勻地基、有土洞發育或採用巖面端承樁時,宜進行施工勘察,其勘探點間距和勘探孔深度根據需要確定。

3.試驗工作

紅粘土的室內試驗除應滿足常規試驗項目的規定外,對裂隙發育的紅粘土應進行三軸剪切試驗或無側限抗壓強度試驗。必要時,可進行收縮試驗和復浸水試驗。當需評價邊坡穩定性時,宜進行重複剪切試驗。

三、紅粘土的岩土工程評價

紅粘土的岩土工程評價應符合下列要求:

1.建築物應避免跨越地裂密集帶或深長地裂地段;

2.輕型建築物的基礎埋深應大於大氣影響急劇層的深度;爐窯等高溫設備的基礎應考慮地基土的不均勻收縮變形;開挖明渠時應考慮土體乾溼循環的影響;在石芽出露的地段,應考慮地表水下滲形成的地面變形;

3.選擇適宜的持力層和基礎形式,在滿足裂隙和脹縮要求的前提下,基礎宜淺埋,利用淺部硬殼層,並進行下臥層承載力的驗算;不能滿足承載力和變形要求時,應建議進行地基處理或採用樁基礎;

4.基坑開挖時宜採取保溼措施,邊坡應及時維護,防止失水乾縮。

5.紅粘土的地基承載力應綜合地區經驗按有關標準綜合確定。當基礎淺埋、外側地面傾斜、有臨空面或承受較大水平荷載時,應結合以下因素綜合考慮確定紅粘土的承載力:①土體結構和裂隙對承載力的影響;②開挖面長時間暴露,裂隙發展和復浸水對土質的影響。

6.當岩土工程評價需要詳細瞭解地下水埋藏條件、運動規律和季節變化時,應在測繪調查的基礎上補充進行地下水的勘察、試驗和觀測工作。


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