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红粘土的成因及其对工程性质的影响分析

作者:核心期刊目录查询 发布时间:2019-05-24

自改革开放后,我国经济得到了空前发展,城市化进程不断加快,建筑工程项目数量越来越多,投资规模越来越大。建筑工程性质易受地质条件影响,红粘土就是一种成因复杂的土,对工程性质有较为复杂的影响。它具有特殊的工程力学性质,因此受到了广泛关注,我国

  自改革开放后,我国经济得到了空前发展,城市化进程不断加快,建筑工程项目数量越来越多,投资规模越来越大。建筑工程性质易受地质条件影响,红粘土就是一种成因复杂的土,对工程性质有较为复杂的影响。它具有特殊的工程力学性质,因此受到了广泛关注,我国对红粘土的研究已经超过五十年历史,是一种特殊的土体存在,其特殊的地质性质影响着工程建设。在工程设计与施工中,必须要对红粘土进行考虑,确定它对地基承载力及基础稳定性的影响。文章将针对红粘土的成因及其对工程性质的影响展开分析和研究。

建筑材料学报

  《建筑材料学报》(双月刊)创刊于1998年,由国家教育部主管,同济大学主办。收录本刊的数据库有:中文核心期刊要目总览(2008年版)、美国《工程索引》(Ei Compendex)、美国《化学文摘》(CA)、中国科学引文数据库、中国核心期刊(遴选)数据库、中国学术期刊综合评价数据库、中国期刊全文数据库、中国学术期刊文摘(中、英文版)等,并被国家科技部、中国科学文献计量评价研究中心等认定为“中国科技论文统计源期刊(中国科技核心期刊)”;在《中国学术期刊评价研究报告》(2009-2010)中,被评为“RCCSE中国核心学术期刊”。

  红粘土是于一九五八年,我国云贵高原上发现并命名的一种特殊土体。红粘土被发现后,许多地质学家对其进行了研究,随后不久红粘土的高塑性、高孔隙比、高含水量等特征被发现。它对工程性质的影响已被纳入我国《工业与民用建筑地基基础设计规范》当中,成为我国特殊土中的一种。不同性质的红粘土对不同工程性质的影响具有明显差异,具有较强胀缩性的红粘土会对工程质量产生影响,甚至导致工程事故的发生。我国红粘土分布广泛十分容易出现在工业、民间建筑的土壤上。研究红粘土的成因及其对工程性质的影响具有重要意义。

  1 红粘土的成因

  红粘土为碳酸盐岩系出露的岩石经红土化作用后形成的棕红、褐黄等色的高塑性粘土。这种土地液限大于百分之五十,具有明显收缩性,高压缩性较低,含水率较大,孔隙比高。我国早在第四纪地质研究中就对红粘土展开了研究,建在红粘土地基上的建筑房屋易出现房裂现象[1]。湿热气候的变迁,影响着红粘土分布范围,碳酸盐岩系与湿热气候的分布影响着红粘土分布面积。从气候条件来看,更新世早期我国北方季候具备湿热气候条件,更新世后期湿热气候向南变迁,北方地区早期形成的红粘土便被覆盖或侵蚀,所以分布面积大大减少,只见零星分布,已不多见。由于湿热气候向南迁徙,南方才开始大面积出现红粘土。相关调查研究表明,南方红粘土分布面积约达200万KM2,其物质组成结构表现为游离氧化物含量高。游离氧化物含量高对土的染色有明显增强作用,所以红粘土颜色比较突出。关于红粘土的成因,一直都是国内学者研究的重点内容。李月香教授认为,红粘土的成因受喀斯特成土作用影响,认为碳酸盐岩系风化后形成红粘土。而李大伟则提出了“岩溶堆积”观点,他认为红粘土的成土与岩溶堆积有关[2]。侯宝兴通过物理分析研究,得出结论碳酸盐岩中酸不溶物质是红粘土的主要物质来源,红粘土由这些物质堆积风化成土。但通过对各类研究的归纳,不难看出不论是那种成因研究中,碳酸盐岩系岩石在成土中的特征作用毋庸置疑。红粘土的成因十分复杂,受温度影响,受母岩形成影响,其成因中重要的地质作用是:岩溶作用阶段与红土化作用阶段。红粘土与一般土质相比具有一定特殊性,对工程性质影响较大,建筑工程中必须引起重视。

  2 红粘土对工程性质的影响

  红粘土分布区主要可能引发的地质灾害有:石漠化造成的岩石崩滑、胀缩性红粘土引起的房裂,红粘土滑坡引起的边坡失稳、人工降水引起的红粘土塌陷等。这四大方面都会对建筑工程造成影响,十分容易引起工程事故。如胀缩性红粘土胀缩性极强,缩量大,胀量小,一旦发生收缩,就会导致房裂现象的发生,造成轻型、砖混结构开裂,影响建筑房屋使用寿命。在特定气候条件下甚至会造成四层以上建筑发生开裂,曾在贵州地区就曾经发生过类似案例。并且胀缩性粘土会引起建筑变形,使基础、基坑受到破坏。一些工程中基坑、基土,变形、坍塌的主要原因就是由于地基土胀缩性过大导致。胀缩性较高的红粘土,严重破坏了土体的完整性。另外,下浮碳酸盐岩发育有岩溶空隙,上部覆盖有裂隙性红粘土,所以容易受地下水位影响。在建筑工程中人工升降水,都可能引起吸蚀作用和侵蚀作用,导致松散土颗粒被水流带走,造成土洞顶板剪力强度下降,洞璧支撑强度小于土体强度,造成大面积地面塌陷、土体下陷,这将严重影响建筑工程顺利施工,甚至诱发安全事故,导致人员伤亡。一旦发生事故后果不堪设想,将直接给建筑企业造成严重的经济损失,做好红粘土处理至关重要。

  3 红粘土危害的防治

  通过前文分析不难看出红粘土对建筑工程的影响及危害,只有做好防治工作,才能降低红粘土危害带来的影响,保障工程质量,降低工程事故发生可能性。上部硬塑性较强的红粘土在施工中,建筑地基持力层应尽量选择硬塑粘土地基。若是红粘土不均匀地基施工,则需要对地基结构采取加固处理措施,如果无法通过加固措施来解决,那么就需进行地基换土[3]。此外,具体施工中必须考虑到红粘土胀缩性对建筑物稳定性、可靠性、安全性的影响,如果地基收缩量超过允许值,要在房屋转角处采取相应处理措施,防止房裂。可通过设置隔热层的方式,来防止地基剧烈干缩,同时要加宽加厚建筑四周的散水坡,以保障地基土层的湿度不会发生较大变化,而引起收缩,导致房裂。在人工边坡工程中,为了避免红粘土引起滑坡,要采取相应边坡支护措施,防止发生边坡土地散落、滑动、崩塌等现象。除采取必要支护技术手段外,还可采取分级放坡方式来减轻红粘土对工程的影响。另外,压缩性较小,含水量高的问题土,必须要进行处理,可采用的常见方法有垫层置换法、土性改良法等等。在处理红粘土时,要紧密结合工程特点,不同处理技术有着不同适用范围和处理效果,具体选用中要寻找科学合理的处理方式,以保障处理效果,提高工程质量。

  4 结语

  通过正文分析可以知道,红粘土的成因与碳酸盐岩的特殊作用密不可分,且受湿热气候条件影响,成土过程大致可分为两个阶段,分别是:岩溶作用阶段与红土化作用阶段。红粘土对建筑工程性质的影响十分明显,在建筑工程中必须要做好红粘土处理工作。

  参考文献

  [1] 刘艳敏.巴东组软岩残坡积非饱和红粘土土水特征研究[D].中国地质大学,2012,13(11):119-124.

  [2] 李珍玉.武广客运专线红粘土地基沉降数值分析及试验研究[D].中南大学,2011,11(14):132-135.

  [3] 万智.细粒土的压实特性与潮湿地区公路路基填筑控制技术研究[D].中南大学,2012,13(08):129-136.

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