紅粘土特征及對(duì)青龍山不穩(wěn)定斜坡的影響分析*

黃波 周丕虎 周建新

摘要：本文簡(jiǎn)述了紅粘土的基本特征以及紅粘土對(duì)工程建設(shè)、地質(zhì)災(zāi)害防治的不利影響，分析了紅粘土對(duì)青龍山不穩(wěn)定斜坡的影響。

關(guān)鍵詞：紅粘土不穩(wěn)定斜坡影響分析

中圖分類號(hào)：P5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

紅粘土為殘坡積類型，多分布在山區(qū)或丘陵地帶，常見于我國(guó)貴州、云南、廣西等省，在安徽、川東、粵北、鄂西和湘西也有分布，其厚度變化與原始地形和下伏基巖面的起伏變化密切相關(guān)[1]。武漢地區(qū)紅粘土分布范圍小，一般埋藏于第四系中更新統(tǒng)粘性土或第四系坡、洪積物之下。

1紅粘土定義及基本特征

紅粘土是我國(guó)紅土的一個(gè)亞類，是碳酸鹽巖系出露的巖石，經(jīng)在濕熱環(huán)境中，由巖變土一系列的紅土化作用而形成的特殊土類。紅粘土在外觀、成分、組織結(jié)構(gòu)上都發(fā)生明顯不同于母巖的質(zhì)的變化，不具其它殘積土與母巖之間呈過渡變化的垂直分帶特征。

1.1紅粘土定義[2]

碳酸鹽巖系的巖石經(jīng)過紅土化作用形成的棕紅、褐黃色的高塑性粘土稱為紅粘土，其液限大于或等于50%的粘土為原生紅粘土，經(jīng)再搬運(yùn)后仍保留紅粘土基本特征，且液限大于45%小于50%的粘土為次生紅粘土。對(duì)比而言，次生紅粘土的壓縮性普遍較紅粘土高，承載力低。

1.2 紅粘土基本特征

（1）紅粘土物理力學(xué)性質(zhì)具有兩大基本特征：一是土的天然含水量、孔隙比、飽和度以及液限很高，一般天然含水量大于30%，孔隙比大于1.1，飽和度大于85%，液限大于45%，這是有別于一般粘性土、老粘土的主要特征；二是各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)的變化幅度大，特別是液性指數(shù)和壓縮模量，一般上硬下軟。

（2）紅粘土具收縮性，裂隙發(fā)育。紅粘土的礦物成分主要為高嶺石、伊利石，其脹縮變形的變化幅度仍大，以廣西地區(qū)較為嚴(yán)重，有些地區(qū)脹縮性很輕微。紅粘土天然含水量大，脹縮性一般以收縮為主，即在天然狀態(tài)下膨脹量微小，收縮量較大，不宜與膨脹土混同，受收縮變形的影響，堅(jiān)硬、硬塑狀態(tài)的紅粘土往往容易形成裂隙，裂隙的發(fā)生和發(fā)展速度極快，深度一般2～4m。

1.3 紅粘土對(duì)工程建設(shè)、地質(zhì)災(zāi)害防治的不利影響

野外調(diào)查與勘查過程中，紅粘土主要依據(jù)以下特征進(jìn)行鑒別：一般為棕紅、褐黃色，土質(zhì)細(xì)膩，粘滯性強(qiáng)，切面光滑，弱透水性，其下基巖多為碳酸鹽巖，相對(duì)而言次生紅粘土較難辨別。在工程建設(shè)、地質(zhì)災(zāi)害防治中應(yīng)注意以下不利影響：

（1）紅粘土下臥基巖面起伏大，導(dǎo)致紅粘土的厚度變化大，加之下臥基巖巖溶現(xiàn)象發(fā)育，故應(yīng)詳細(xì)調(diào)查紅粘土的分布、厚度，評(píng)價(jià)地基的均勻性，減少不均勻沉降；

（2）紅粘土的濕度狀態(tài)垂向分帶明顯，自上而下具由硬變軟的特點(diǎn)，其壓縮性逐漸增大，強(qiáng)度逐漸降低，作為基礎(chǔ)持力層時(shí)應(yīng)劃分不同的亞層，區(qū)別對(duì)待；

（3）紅粘土具脹縮性、表層裂隙發(fā)育，呈由淺而深遞減之勢(shì)，這些對(duì)低層建筑物、邊坡的穩(wěn)定性影響大。建議建筑物的基礎(chǔ)埋深大于當(dāng)?shù)卮髿庥绊懠眲由疃?，在裂隙密集帶和深長(zhǎng)地段避免工程活動(dòng)；同時(shí)紅粘土設(shè)計(jì)參數(shù)的確定應(yīng)充分考慮土體結(jié)構(gòu)與脹縮性的不利影響。

2紅粘土對(duì)青龍山不穩(wěn)定斜坡的影響分析[3]

2010年7月10日～13日，江夏區(qū)四天降雨總量達(dá)475.8mm，創(chuàng)江夏區(qū)歷史記錄。青龍山北側(cè)山體沿線2km發(fā)生三處坍滑險(xiǎn)情，嚴(yán)重威脅江夏區(qū)實(shí)驗(yàn)高級(jí)中學(xué)以及民房的生命、財(cái)產(chǎn)安全，江夏區(qū)人民政府會(huì)同國(guó)土部門果斷采取應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行防治。

2.1 青龍山不穩(wěn)定斜坡的基本特征

青龍山地處剝蝕丘陵區(qū)—沖積平原區(qū)的過渡地帶，山頂高程110m左右，坡腳高程一般40m，相對(duì)高差約70m；地質(zhì)構(gòu)造處于紙紡街—五里界向斜西端近核部，無明顯斷層；地下水類型為第四系松散孔隙水及碳酸鹽巖巖溶水，其水量受大氣降雨的控制。青龍山不穩(wěn)定斜坡為土質(zhì)斜坡，坡體結(jié)構(gòu)主要由表層第四系坡積物，下部殘、坡積的紅粘土及二疊系下統(tǒng)棲霞組灰?guī)r組成，為順向坡，總體地形坡度約22°，大體為上陡下緩，前緣多為人工切坡。

2.2 致災(zāi)的形成機(jī)制與影響因素

青龍山不穩(wěn)定斜坡上部為第四系坡積成因的粉質(zhì)粘土夾碎石，結(jié)構(gòu)相對(duì)松散、孔隙發(fā)育、透水性較強(qiáng)，下部為石灰?guī)r風(fēng)化后殘坡積成因的紅粘土，粘性好，具脹縮性，為相對(duì)隔水層，由于兩層土透水性上的差異，容易在兩者界面處形成軟弱結(jié)構(gòu)面。在持續(xù)暴雨條件下，地表水不斷下滲，坡體地下水位逐步升高，土體重度增加，靜水壓力增大，結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度降低，從而導(dǎo)致坡體失穩(wěn)。

青龍山斜坡不穩(wěn)定的影響因素可分為自然因素和人為因素兩類。自然因素主要為坡體物質(zhì)結(jié)構(gòu)和大氣降雨等，大氣降雨是最主要的誘發(fā)因素之一；人為因素主要是建房、修路切坡。切坡往往形成高陡臨空面，破壞了坡體應(yīng)力平衡條件，造成臨空面的應(yīng)力集中，從而降低坡體穩(wěn)定性。其中該斜坡的物質(zhì)組成是主要的內(nèi)在因素，而紅粘土的特性成為致災(zāi)最直接的影響因素。

2.3 紅粘土的不利影響

紅粘土對(duì)青龍山不穩(wěn)定斜坡的不利影響主要表現(xiàn)在兩方面：紅粘土的脹縮性與弱透水性。紅粘土沿坡面分布，干旱季節(jié)其表層易失水收縮變形，抗剪強(qiáng)度受裂隙影響而降低，多雨季節(jié)紅粘土雖膨脹勢(shì)能較小，但紅粘土充當(dāng)了松散孔隙水的隔水底板，長(zhǎng)期的濕化又導(dǎo)致表層紅粘土軟化后更加滑膩，經(jīng)反復(fù)的干濕交替影響，紅粘土表層會(huì)形成抗剪強(qiáng)度低的薄層滑帶，從而降低坡體穩(wěn)定性。

根據(jù)變形破壞模式，青龍山不穩(wěn)定斜坡沿紅粘土與基巖接觸面的滑動(dòng)變形跡象不明顯，但不排除滑動(dòng)的可能，因?yàn)榈撞考t粘土受巖溶水的影響濕度大、抗剪強(qiáng)度相對(duì)上部低，亦容易形成滑面。

3結(jié)語

紅粘土為碳酸鹽巖系紅土化后的產(chǎn)物，大多直接覆蓋于碳酸鹽巖系之上。武漢市紅粘土分布范圍小，厚度一般不大但極不均勻。紅粘土作為特殊性土，有別于其他土類的特征主要是顏色紅、上硬下軟、表層易收縮且裂隙發(fā)育?；谶@些特性，建筑工程應(yīng)盡量避讓紅粘土地裂密集帶或深長(zhǎng)地裂地段；紅粘土若作為建筑物的淺埋基礎(chǔ)持力層，在滿足大氣急劇影響深度的條件下應(yīng)盡量利用淺部硬殼層，但需驗(yàn)算下臥層；紅粘土之下的碳酸鹽巖層面往往起伏很大，在施工嵌巖樁與抗滑樁時(shí)建議進(jìn)行施工勘察?？傊诔鞘薪ㄔO(shè)與地質(zhì)災(zāi)害防治中應(yīng)高度重視紅粘土。

參考文獻(xiàn)

［1］ 工程地質(zhì)手冊(cè)編寫委員會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)［S］.第四版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

［2］ GB 50021—2001，巖土工程勘察規(guī)范［S］

［3］ 黃波，湯旻燁.武漢市江夏區(qū)實(shí)驗(yàn)高級(jí)中學(xué)青龍山不穩(wěn)定斜坡應(yīng)急勘查與治理工程設(shè)計(jì)［R］.武漢：湖北省地質(zhì)環(huán)境總站，2010.