黃永海

廣西第四地質(zhì)隊

巖土工程勘察野外判別紅黏土的幾點方法

黃永海

廣西第四地質(zhì)隊

紅黏土是巖土工程勘察中經(jīng)常遇到的幾種特殊土類之一，野外如何區(qū)別紅黏土與一般黏性土是工程勘察編錄技術(shù)人員需要掌握的一項技能。本文根據(jù)工作經(jīng)驗，提供了一些野外分析判別紅黏土的方法。

紅黏土；野外判別；工程勘察

1 概述

紅黏土是巖土工程勘察中經(jīng)常遇到的幾種特殊土類之一，主要分布在北緯30°與南緯30°之間的熱帶與亞熱帶地區(qū)，我國的廣西、廣東、貴州、云南、湖南等省份均有分布，大量的工程都涉及到紅黏土。而在實際巖土工程勘察過程中，也會碰到一些外觀與紅黏土相似的粘性土，如何區(qū)別紅黏土與一般黏性土對巖土工程技術(shù)人員來說也是一個重要技能?，F(xiàn)結(jié)合巖土工程勘察野外編錄工作經(jīng)驗，提出一些野外判別紅黏土的方法。

2 紅黏土的定義及成因

紅黏土是我國紅土的一個亞類，是指出露在地表的碳酸鹽巖系（包括間夾其間的非碳酸鹽巖類巖石）在濕熱環(huán)境中，經(jīng)過紅土化作用形成的高塑性黏土。在原地形成并覆蓋在碳酸鹽巖系之上，其液限大于或等于50%的是原生紅黏土；經(jīng)搬運、沉積后仍保留其基本特征，且其液限大于45%的是次生紅黏土。作為特殊性土有別于其他土類的主要特征是：上硬下軟、表面收縮、裂隙發(fā)育。

3 紅黏土的分布及組成成分

紅黏土主要分布在北緯30°與南緯30°之間的熱帶與亞熱帶地區(qū)，在我國主要集中分布于西南和中南地區(qū)，尤以廣西、貴州、云南分布最廣。

紅黏土的組成成分與母巖、氣候環(huán)境及風(fēng)化強度有著密切關(guān)系，除了高嶺石、綠泥石、伊利石、蛭石、蒙脫石等黏土礦物外，還包括水鋁英石、氧化鐵、氧化鋁、氧化硅及其水化物，其中又以游離鐵為主，這也是與其他黏土的重要區(qū)別之一。其中氧化鐵的賦存狀態(tài)及其含量決定了紅黏土的顏色，晶態(tài)的赤鐵礦含量越高，紅黏土的顏色越紅，其工程性質(zhì)就越好。

4 紅黏土的野外分析判別

4.1 結(jié)合其成因進行判別

4.1.1 紅黏土是經(jīng)過紅土化作用形成，受氧化鐵的賦存狀態(tài)及其含量影響，其顏色體現(xiàn)為以棕紅色、黃褐色為主，局部受錳質(zhì)渲染呈灰褐色、黑褐色，其他顏色非常少有。

4.1.2 未經(jīng)過搬運；次生紅黏土雖然經(jīng)過短時間、近距離搬運，但仍保留其基本特征。而紅土化作用是通過礦物分解、淋濾、氧化、固結(jié)等四個階段，對母巖成分、結(jié)構(gòu)進行破壞、改變的，最后礦物顆粒在原地部分或完全水合膠結(jié)，氧化鐵、氧化鋁脫水固結(jié)才形成了紅黏土，基本沒有經(jīng)過物理搬運作用，因此紅黏土天然狀態(tài)下呈致密狀、無層理，不具有一般沖積黏性土的層理、韻律特征，且下伏基巖或周邊高地有碳酸鹽巖類巖石分布。

4.1.3 紅黏土經(jīng)過紅土化作用，由巖石演變?yōu)橥粒渫庥^、成分、土體結(jié)構(gòu)都發(fā)生了明顯不同于母巖的質(zhì)的變化，與下伏基巖呈不整合接觸，基巖與紅黏土之間呈突變特征，不具備原巖的殘余結(jié)構(gòu)，不具有一般殘積土與母巖呈過渡狀態(tài)的垂直分帶特征。

4.2 結(jié)合其分布特征進行判別

紅黏土是由碳酸鹽巖類巖石經(jīng)過紅土化作用形成，分布于碳酸鹽巖區(qū)或碳酸鹽巖夾碎屑巖區(qū)，其下伏基巖主要為碳酸鹽巖，受巖溶發(fā)育影響，基巖表面起伏變化較大，常有石芽（筍）、溶溝（槽）分布，而受下伏基巖影響上覆紅黏土水平方向厚度變化大，且短距離內(nèi)會出現(xiàn)大幅度的變化，相隔一米距離厚度變化可以達到十多米，土層厚度具有突變的特點。

4.3 結(jié)合其工程特性進行判別

一般黏土受沉積韻律影響，垂直方向的狀態(tài)變化多體現(xiàn)出層理性和過渡性，其狀態(tài)由硬到軟一般是逐漸變化，具有過渡性，在成分組成出現(xiàn)韻律變化時才會發(fā)生較大的狀態(tài)變化。而紅黏土工程特性上具有上硬下軟，垂直方向狀態(tài)變化大的特性，其上部堅硬、硬塑層厚度所占比例很大，一般可達到土層厚度的80%～90%，只有接近基巖面的位置即使其成分未發(fā)生較大變化也會受地下水影響突然改變狀態(tài)變成可塑～軟塑狀，而受下伏基巖巖溶發(fā)育影響，可塑～軟塑層主要分布在基巖凹陷地段，在水平方向上紅黏土軟硬變化無明顯可分的層理可言，紅黏土在垂直方向上的狀態(tài)變化呈現(xiàn)的則是一種突變性特征。

4.4 結(jié)合其土體結(jié)構(gòu)特征進行判別

紅黏土的顆粒細小而均勻，黏粒含量很高，尤以小于0.002mm細粒為主，顆粒之間由較牢固的鐵質(zhì)或鋁質(zhì)膠結(jié)，礦物成分以黏土礦物為主，氧化物也較高，碎屑礦物較少，外觀表現(xiàn)為土質(zhì)均勻、細膩、致密、強度高，勘察過程中體現(xiàn)為沖擊鉆進難度較大，巖芯韌性高、干強度高，現(xiàn)場原位測試標準貫入實測錘擊數(shù)較高。

4.5 結(jié)合其膨脹性特征進行判別

紅黏土的脹縮性僅次于膨脹土，比一般黏性土顯著，且主要表現(xiàn)為收縮的特性。其上部易受大氣影響，多呈堅硬、硬塑狀態(tài)，當(dāng)表層失水超過土的塑限時，就會出現(xiàn)開裂，且多呈豎向開口狀。受此影響，勘察時注意觀察，若遇紅黏土，可發(fā)現(xiàn)土層上部網(wǎng)狀裂隙，若裂隙呈閉合狀，因脹縮變形裂隙反復(fù)張合，沿裂隙的礦物成分也會有所變化顏色較深，即使閉合，巖芯上也會體現(xiàn)出網(wǎng)紋狀。而結(jié)合地面調(diào)查，受紅黏土膨脹性影響，還可常見地裂或現(xiàn)有建筑開裂。

5 總結(jié)

根據(jù)勘察工作經(jīng)驗，在巖土工程勘察野外編錄過程中如何判別紅黏土需要注意兩個方面：首先，根據(jù)紅黏土的成因及其分布特征、工程特性、土體結(jié)構(gòu)特征、膨脹性特征進行分析，在碳酸鹽巖分布區(qū)，顏色以棕紅、黃褐為主，無層理，水平方向厚度變化大，垂直方向狀態(tài)呈突變性，土質(zhì)致密、強度高，以堅硬、硬塑狀為主且鉆進難度較大，具有脹縮性，網(wǎng)狀裂隙發(fā)育的黏性土，基本可以判別為紅黏土；其次，結(jié)合地形地貌分析其是否屬于碳酸鹽巖殘積（或殘坡積）成因。若兩者都符合條件，就可以判定為紅黏土。