紅粘土特征及對青龍山不穩定斜坡的影響分析*

黃波 周丕虎 周建新

摘要：本文簡述了紅粘土的基本特征以及紅粘土對工程建設、地質災害防治的不利影響，分析了紅粘土對青龍山不穩定斜坡的影響。

關鍵詞：紅粘土不穩定斜坡影響分析

中圖分類號：P5文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

紅粘土為殘坡積類型，多分布在山區或丘陵地帶，常見于我國貴州、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[1]。武漢地區紅粘土分布范圍小，一般埋藏于第四系中更新統粘性土或第四系坡、洪積物之下。

1紅粘土定義及基本特征

紅粘土是我國紅土的一個亞類，是碳酸鹽巖系出露的巖石，經在濕熱環境中，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、組織結構上都發生明顯不同于母巖的質的變化，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，經再搬運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）紅粘土物理力學性質具有兩大基本特征：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；二是各項物理力學指標的變化幅度大，特別是液性指數和壓縮模量，一般上硬下軟。

（2）紅粘土具收縮性，裂隙發育。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，以廣西地區較為嚴重，有些地區脹縮性很輕微。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，堅硬、硬塑狀態的紅粘土往往容易形成裂隙，裂隙的發生和發展速度極快，深度一般2～4m。

1.3 紅粘土對工程建設、地質災害防治的不利影響

野外調查與勘查過程中，紅粘土主要依據以下特征進行鑒別：一般為棕紅、褐黃色，土質細膩，粘滯性強，切面光滑，弱透水性，其下基巖多為碳酸鹽巖，相對而言次生紅粘土較難辨別。在工程建設、地質災害防治中應注意以下不利影響：

（1）紅粘土下臥基巖面起伏大，導致紅粘土的厚度變化大，加之下臥基巖巖溶現象發育，故應詳細調查紅粘土的分布、厚度，評價地基的均勻性，減少不均勻沉降；

（2）紅粘土的濕度狀態垂向分帶明顯，自上而下具由硬變軟的特點，其壓縮性逐漸增大，強度逐漸降低，作為基礎持力層時應劃分不同的亞層，區別對待；

（3）紅粘土具脹縮性、表層裂隙發育，呈由淺而深遞減之勢，這些對低層建筑物、邊坡的穩定性影響大。建議建筑物的基礎埋深大于當地大氣影響急劇層深度，在裂隙密集帶和深長地段避免工程活動；同時紅粘土設計參數的確定應充分考慮土體結構與脹縮性的不利影響。

2紅粘土對青龍山不穩定斜坡的影響分析[3]

2010年7月10日～13日，江夏區四天降雨總量達475.8mm，創江夏區歷史記錄。青龍山北側山體沿線2km發生三處坍滑險情，嚴重威脅江夏區實驗高級中學以及民房的生命、財產安全，江夏區人民政府會同國土部門果斷采取應急預案進行防治。

2.1 青龍山不穩定斜坡的基本特征

青龍山地處剝蝕丘陵區—沖積平原區的過渡地帶，山頂高程110m左右，坡腳高程一般40m，相對高差約70m；地質構造處于紙紡街—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。青龍山不穩定斜坡為土質斜坡，坡體結構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棲霞組灰巖組成，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 致災的形成機制與影響因素

青龍山不穩定斜坡上部為第四系坡積成因的粉質粘土夾碎石，結構相對松散、孔隙發育、透水性較強，下部為石灰巖風化后殘坡積成因的紅粘土，粘性好，具脹縮性，為相對隔水層，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構面。在持續暴雨條件下，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，結構面抗剪強度降低，從而導致坡體失穩。

青龍山斜坡不穩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結構和大氣降雨等，大氣降雨是最主要的誘發因素之一；人為因素主要是建房、修路切坡。切坡往往形成高陡臨空面，破壞了坡體應力平衡條件，造成臨空面的應力集中，從而降低坡體穩定性。其中該斜坡的物質組成是主要的內在因素，而紅粘土的特性成為致災最直接的影響因素。

2.3 紅粘土的不利影響

紅粘土對青龍山不穩定斜坡的不利影響主要表現在兩方面：紅粘土的脹縮性與弱透水性。紅粘土沿坡面分布，干旱季節其表層易失水收縮變形，抗剪強度受裂隙影響而降低，多雨季節紅粘土雖膨脹勢能較小，但紅粘土充當了松散孔隙水的隔水底板，長期的濕化又導致表層紅粘土軟化后更加滑膩，經反復的干濕交替影響，紅粘土表層會形成抗剪強度低的薄層滑帶，從而降低坡體穩定性。

根據變形破壞模式，青龍山不穩定斜坡沿紅粘土與基巖接觸面的滑動變形跡象不明顯，但不排除滑動的可能，因為底部紅粘土受巖溶水的影響濕度大、抗剪強度相對上部低，亦容易形成滑面。

3結語

紅粘土為碳酸鹽巖系紅土化后的產物，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育。基于這些特性，建筑工程應盡量避讓紅粘土地裂密集帶或深長地裂地段；紅粘土若作為建筑物的淺埋基礎持力層，在滿足大氣急劇影響深度的條件下應盡量利用淺部硬殼層，但需驗算下臥層；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建議進行施工勘察。總之，在城市建設與地質災害防治中應高度重視紅粘土。

參考文獻

［1］ 工程地質手冊編寫委員會.工程地質手冊［S］.第四版.北京：中國建筑工業出版社，2007.

［2］ GB 50021—2001，巖土工程勘察規范［S］

［3］ 黃波，湯旻燁.武漢市江夏區實驗高級中學青龍山不穩定斜坡應急勘查與治理工程設計［R］.武漢：湖北省地質環境總站，2010.