淺析紅土的研究進展

摘 要：紅土作為一種特殊的土體，越來越引起人們的關注。文章對紅土的概念、分類、工程地質性質等方面的不同觀點作了較為詳細的論述與總結，從而提出了目前紅土研究中存在的問題及未來研究重點。

關鍵詞：紅土；概念；分類；工程性質

1 什么是紅土

許多學者曾不同程度地對紅土的定義進行了闡述。但是始終未形成一個嚴謹的、統一的文字描述，但各家的說法大同小異，歸結起來可概括為以下幾點：

（1）主要形成于熱帶、亞熱帶濕潤的氣候條件下；（2）經歷了紅土化作用；（3）以紅色為基色；（4）形成于特定的地質歷史條件，中更新世（Q2）由于冰期的作用，紅土廣泛分布；（5）是一大類特殊性質的土。

2 紅土的分類

對于紅土的分類，不同的學者看法不盡一致。

Martin和Doyne從粘粒硅鋁比的角度對紅土進行分類[1]。將硅鋁比小于1.33的歸為真紅土；1.33和2之間的叫紅土性紅土；大于2.0的稱為非紅土性熱帶風化土。

Jaques de Medina和D'Hore[1]等采用硅和倍半氧化物的比值來定義紅土和進行化學分類。結果如表1。

卞富宗[2]根據黏礦土物顆粒表面的鐵衣厚度，把生成的土分為紅土和紅土性土，并認為紅土和紅土性土僅就巖漿巖經熱帶風化作用而形成的殘積、坡積土而言。

但是這幾種方法都忽略了紅土母巖、地形、氣候等不同產生的影響，而且硅鋁比值、硅和倍半氧化物的比值、鐵衣厚薄本身就是極不嚴謹的參數[3]。

屈儒敏，梅世龍[4]根據紅土的化學成分把紅土分成三大類：真紅土；紅土性土；非紅土性土。又依母巖、成因和工程特性進一步分出若干亞類。

高國瑞[5]依據工程地質性質把中國紅土分為三類：灰巖風化殘積型，巖漿巖風化殘積型，沖洪積堆積型。

這兩種方法考慮了母巖對紅土物質成分的影響，又依研究對象劃分了若干亞類。但是缺乏不同母巖之間紅土的對比，忽視了紅土化作用的影響。

林宗元[6]在此基礎上又考慮了紅土化作用最后產物的物理性質及成因、成土母質的差別，把紅土分為三大類：I型紅粘土；II型含礫含砂粘性土；III型網紋紅土。但沒能反映出紅土的微觀結構特點。

符必昌[7]從紅土化成度出發，把紅土劃分成塊狀紅土、散粒紅土、紅土、超固結紅土和鋁土礦五種基本類型。這五種類型已具有明確的礦化成分、微觀結構形態及相應的工程地質性質的含義。但這只是質的規定，還須隨研究程度的深入并按需要再劃分相應的亞類，使質進一步量化而趨于客觀和準確。

對于紅土的分類，不同學科有不同的觀點。1986年紅土工程地質研究座談會上，眾多專家就紅土分類進行了專門討論，并一致認為應堅持工程地質觀點和我國實際情況對我國紅土進行分類。

3 紅土的工程地質性質

紅土是一種十分復雜的特殊土，從工程地質觀點將其列為特殊土是因為它具有特殊的性質。工程地質性質是紅土研究中研究得最多的一個方面。

韋復才[8]認為紅土工程地質性質中最重要的一個特征是“四高三大兩低兩小一中一弱”。即天然含水量、孔隙比、液限及抗剪強度較高，容重、飽和度、比表面較大，壓縮、交換容量較低，透水性、崩解性較小及中-弱脹縮性。

不同地區紅土的工程地質性質差別很大。孔隙比和塑性：碳酸鹽巖和玄武巖地區分布的紅土明顯高于花崗巖、碎屑巖地區；分散度：北方紅土遠遠低于南方紅土；膨脹性：廣西最大，云南最小，貴州介于兩者之間[9]。大多數的學者認為，這種地區性差異，主要是成土條件不同導致的。

從工程地質性質不難看出，紅土的物理性質差（含水量高、孔隙比大、密度低等），但是力學強度卻較高，這種有悖常理的屬性，是紅土中含有較多的游離氧化物，特別是游離氧化鐵造成的。游離氧化物的存在對紅土的工程地質性狀有重要作用，從已有的研究來看，它們越來越引起人們的重視。

黃紹榮[10]指出，紅土中Fe2O3的含量比一般土高幾倍至十幾倍，而其中約70%呈游離態。

羅鴻禧[11]通過紅土去鐵及粘土加鐵對比試驗，研究了氧化鐵對紅土含水量、孔隙比和力學強度等的影響，認為游離氧化鐵的存在使紅土含水量高，孔隙比大，但力學強度仍然較高，即存在所謂物理指標和力學參數相互矛盾的現象。

馬琳[12]通過掃描電鏡圖片從微觀的角度定性的驗證了在其他條件一定的前提下，紅土中游離氧化鐵含量越高，土顆粒的團聚度越高，土的強度也越高。

紅土主要的工程地質問題是具有一定的脹縮性、底部常有軟土和土洞分布、易引起地基變形和地面塌陷。

王澤麗[13]認為紅土的脹縮性與粘粒含量有關，粘粒含量越高，脹縮性越強。不同母巖的紅土脹縮性有差異：碳酸鹽巖紅土脹縮性比玄武巖紅土強。這可能與其機械組成有關。

廖義玲[14]認為天然狀態下，碳酸鹽巖紅土收縮明顯，膨脹不強，但反復脹縮之后，尤其干燥脫水固結會改變膠態連結特征，產生不可逆性。

周龍茂[15]認為網紋紅土的工程地質性質優于其它的黏性土，更適合作為構筑物的地基資源。但長期以來，習慣性地將其當作“一般黏性土”對待，這是對優質地基資源的極大浪費，同時增加了工程的基礎造價。

韋復才[16]以桂林某綜合教學大樓為例，認為巖溶地區紅土通常可滿足承載Ⅱ類建筑物的要求，一般不會出現承載力不足的問題。

4 待解決的問題

從目前的情況來看，紅土各方面的研究已經取得了很大的進展，但仍有很多問題需要研究與探討。

大多數文獻中均承認了紅土化作用是紅土形成的關鍵。然而，紅土化作用的具體過程；不同地區強度的差異；紅土化作用發生的時期等還不是很清楚。

在紅土工程性質的研究方面，更多的是零散的、小范圍的研究，缺乏系統性的對比，沒有一張全國性的不同地區的紅土分布圖，因此對紅土地區地基的勘察還不能做到分區分類，從而導致在有紅土覆蓋地區的地基承載力確定中，要么保守，要么冒險。

對于紅土微觀層次的研究一直停留在定性的基礎上，微結構量化這一方面遠遠不夠。此外，盡管對紅土中的游離氧化物已經做了大量的研究，但是由于受試驗方法和儀器設備的限制，仍有很多問題存在疑問。

參考文獻

[1]S.M alomo.“紅土”一詞在工程地質領域中的用法[A].國外工程地質研究[C].鄭秉仁，屈儒敏譯.北京：地質出版社，1986.

[2]Portugues Studies on Engineering Properties of Lateritic Soils. proc. of the Specialty Session[J].7 7th IC-SMFE，vo1.2，1969.

[3]趙其國.我國紅壤現代成土過程和發育年齡的初步研究[J].第四紀研究，1992（4）.

[4]屈儒敏，梅世龍.紅土與紅黏土[J].水文地質工程地質，1987，3（7）：13-17.

[5]高國端.中國紅土的微結構和工程性質[J].巖土工程學報，1985，7（5）：10-21.

[6]林宗元.試論紅土的工程分類[J].巖土工程學報，1989，11（1）：85-96.

[7]符必昌.紅土化作用及紅土的工程地質分類[J].云南地質，1997，16（2）：197-206.

[8]韋復才.桂林紅土的工程地質性質及其主要工程地質問題[J].吉林大學學報（地球科學版），2005，35（6）：775-781.

[9]韋復才，唐健生.我國紅土工程地質研究進展及今后主要研究方向[J].礦產與地質，2005（19）：568-572.

[10]紅土問題——紅土工程地質研究座談會述評[J].水文地質工程，1986，4（6）：9-11.

[11]羅鴻禧.游離氧化鐵對紅色粘土工程性質的影響[J].巖土力學，1987，8（2）：29-36.

[12]馬琳.紅土中游離氧化鐵作用的試驗研究[J].哈爾濱商業大學學報（自然科學版），2007，2（1）：53-57.

[13]王澤麗，蘇懷.滇東喀斯特高原紅土干濕脹縮特性[J].貴州農業科學，2015，43（7）：190-192.

[14]廖義玲.從巖溶作用認識碳酸鹽巖紅土的脹縮性[J].中國巖溶，2000，19（4）：342-346.

[15]周龍茂.江西網紋紅土工程地質研究現狀及展望[J].勘查與測量，2008，26（6）：781-783.

[16]韋復才.巖溶地下徑流帶紅土地基的勘查評價[J].水文地質工程地質，2006，5（1）：38-41.

作者簡介：王晗（1990-），女，山東新泰人，山東科技大學地球科學與工程學院，碩士研究生，主要從事水工環地質的研究工作。

*通訊作者：高宗軍（1964-），男，山東泰安人，山東科技大學地球科學與工程學院，博士（后），教授，博士生導師，主要從事水工環地質的研究工作。