紅粘土的成因及其對工程性質的影響分析

趙磊

摘 要：自改革開放后，我國經濟得到了空前發展，城市化進程不斷加快，建筑工程項目數量越來越多，投資規模越來越大。建筑工程性質易受地質條件影響，紅粘土就是一種成因復雜的土，對工程性質有較為復雜的影響。它具有特殊的工程力學性質，因此受到了廣泛關注，我國對紅粘土的研究已經超過五十年歷史，是一種特殊的土體存在，其特殊的地質性質影響著工程建設。在工程設計與施工中，必須要對紅粘土進行考慮，確定它對地基承載力及基礎穩定性的影響。文章將針對紅粘土的成因及其對工程性質的影響展開分析和研究。

關鍵詞：紅粘土；成因；工程性質；影響

紅粘土是于一九五八年，我國云貴高原上發現并命名的一種特殊土體。紅粘土被發現后，許多地質學家對其進行了研究，隨后不久紅粘土的高塑性、高孔隙比、高含水量等特征被發現。它對工程性質的影響已被納入我國《工業與民用建筑地基基礎設計規范》當中，成為我國特殊土中的一種。不同性質的紅粘土對不同工程性質的影響具有明顯差異，具有較強脹縮性的紅粘土會對工程質量產生影響，甚至導致工程事故的發生。我國紅粘土分布廣泛十分容易出現在工業、民間建筑的土壤上。研究紅粘土的成因及其對工程性質的影響具有重要意義。

1 紅粘土的成因

紅粘土為碳酸鹽巖系出露的巖石經紅土化作用后形成的棕紅、褐黃等色的高塑性粘土。這種土地液限大于百分之五十，具有明顯收縮性，高壓縮性較低，含水率較大，孔隙比高。我國早在第四紀地質研究中就對紅粘土展開了研究，建在紅粘土地基上的建筑房屋易出現房裂現象[1]。濕熱氣候的變遷，影響著紅粘土分布范圍，碳酸鹽巖系與濕熱氣候的分布影響著紅粘土分布面積。從氣候條件來看，更新世早期我國北方季候具備濕熱氣候條件，更新世后期濕熱氣候向南變遷，北方地區早期形成的紅粘土便被覆蓋或侵蝕，所以分布面積大大減少，只見零星分布，已不多見。由于濕熱氣候向南遷徙，南方才開始大面積出現紅粘土。相關調查研究表明，南方紅粘土分布面積約達200萬KM2，其物質組成結構表現為游離氧化物含量高。游離氧化物含量高對土的染色有明顯增強作用，所以紅粘土顏色比較突出。關于紅粘土的成因，一直都是國內學者研究的重點內容。李月香教授認為，紅粘土的成因受喀斯特成土作用影響，認為碳酸鹽巖系風化后形成紅粘土。而李大偉則提出了“巖溶堆積”觀點，他認為紅粘土的成土與巖溶堆積有關[2]。侯寶興通過物理分析研究，得出結論碳酸鹽巖中酸不溶物質是紅粘土的主要物質來源，紅粘土由這些物質堆積風化成土。但通過對各類研究的歸納，不難看出不論是那種成因研究中，碳酸鹽巖系巖石在成土中的特征作用毋庸置疑。紅粘土的成因十分復雜，受溫度影響，受母巖形成影響，其成因中重要的地質作用是：巖溶作用階段與紅土化作用階段。紅粘土與一般土質相比具有一定特殊性，對工程性質影響較大，建筑工程中必須引起重視。

2 紅粘土對工程性質的影響

紅粘土分布區主要可能引發的地質災害有：石漠化造成的巖石崩滑、脹縮性紅粘土引起的房裂，紅粘土滑坡引起的邊坡失穩、人工降水引起的紅粘土塌陷等。這四大方面都會對建筑工程造成影響，十分容易引起工程事故。如脹縮性紅粘土脹縮性極強，縮量大，脹量小，一旦發生收縮，就會導致房裂現象的發生，造成輕型、磚混結構開裂，影響建筑房屋使用壽命。在特定氣候條件下甚至會造成四層以上建筑發生開裂，曾在貴州地區就曾經發生過類似案例。并且脹縮性粘土會引起建筑變形，使基礎、基坑受到破壞。一些工程中基坑、基土，變形、坍塌的主要原因就是由于地基土脹縮性過大導致。脹縮性較高的紅粘土，嚴重破壞了土體的完整性。另外，下浮碳酸鹽巖發育有巖溶空隙，上部覆蓋有裂隙性紅粘土，所以容易受地下水位影響。在建筑工程中人工升降水，都可能引起吸蝕作用和侵蝕作用，導致松散土顆粒被水流帶走，造成土洞頂板剪力強度下降，洞璧支撐強度小于土體強度，造成大面積地面塌陷、土體下陷，這將嚴重影響建筑工程順利施工，甚至誘發安全事故，導致人員傷亡。一旦發生事故后果不堪設想，將直接給建筑企業造成嚴重的經濟損失，做好紅粘土處理至關重要。

3 紅粘土危害的防治

通過前文分析不難看出紅粘土對建筑工程的影響及危害，只有做好防治工作，才能降低紅粘土危害帶來的影響，保障工程質量，降低工程事故發生可能性。上部硬塑性較強的紅粘土在施工中，建筑地基持力層應盡量選擇硬塑粘土地基。若是紅粘土不均勻地基施工，則需要對地基結構采取加固處理措施，如果無法通過加固措施來解決，那么就需進行地基換土[3]。此外，具體施工中必須考慮到紅粘土脹縮性對建筑物穩定性、可靠性、安全性的影響，如果地基收縮量超過允許值，要在房屋轉角處采取相應處理措施，防止房裂。可通過設置隔熱層的方式，來防止地基劇烈干縮，同時要加寬加厚建筑四周的散水坡，以保障地基土層的濕度不會發生較大變化，而引起收縮，導致房裂。在人工邊坡工程中，為了避免紅粘土引起滑坡，要采取相應邊坡支護措施，防止發生邊坡土地散落、滑動、崩塌等現象。除采取必要支護技術手段外，還可采取分級放坡方式來減輕紅粘土對工程的影響。另外，壓縮性較小，含水量高的問題土，必須要進行處理，可采用的常見方法有墊層置換法、土性改良法等等。在處理紅粘土時，要緊密結合工程特點，不同處理技術有著不同適用范圍和處理效果，具體選用中要尋找科學合理的處理方式，以保障處理效果，提高工程質量。

4 結語

通過正文分析可以知道，紅粘土的成因與碳酸鹽巖的特殊作用密不可分，且受濕熱氣候條件影響，成土過程大致可分為兩個階段，分別是：巖溶作用階段與紅土化作用階段。紅粘土對建筑工程性質的影響十分明顯，在建筑工程中必須要做好紅粘土處理工作。

參考文獻

[1] 劉艷敏.巴東組軟巖殘坡積非飽和紅粘土土水特征研究[D].中國地質大學，2012，13（11）：119-124.

[2] 李珍玉.武廣客運專線紅粘土地基沉降數值分析及試驗研究[D].中南大學，2011，11（14）：132-135.

[3] 萬智.細粒土的壓實特性與潮濕地區公路路基填筑控制技術研究[D].中南大學，2012，13（08）：129-136.endprint