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水土作用模式下区域性红粘土的物理性质试验分析

人气指数: 发布时间:2014-09-12 16:06  来源:http://www.zgqkk.com  作者: 王海湘等
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  摘 要:文章以蓬莱地区的红粘土为研究对象,通过资料分析和土工试验等,对蓬莱红粘土的特性进行研究,得出结论为:①土层厚度分布特性主要为西南薄东北厚,从地表到地下90cm处,土的湿密度逐渐变小,超过地下90cm深度越往下土的湿密度越大;②土中含水率为29.4%~42.7%,从表层30cm开始至地下180cm,越往地下土的含水率越大;③土粒比重值都集中在0.619~0.639之间,土粒相对较均匀。

  关键词:水土作用;红粘土;物理性质;试验分析

  1 引 言

  红粘土是由碳酸盐岩在热带、亚热带湿热气候条件下经过物理、化学风化和红土化作用而形成的一种呈褐红、棕红等颜色的高塑性粘土[1]。红粘土属于区域性土体,主要分布在我国南方地区,比如海南、广西、贵州和云南等地区。海南广泛分布的红粘土,主要为花岗岩和玄武岩残积红粘土,其中花岗岩占全岛面积的39.97 %,分布在岛的南部和东南部;而玄武岩面积占全岛的27.30%[2]。近半个世纪以来,红粘土的工程性质一直是工程界研究的热点内容之一。随着国内西部大开发战略的实施,在西南、华南等红粘土分部地区工程项目建设力度不断加大,在工程建设项目中出现的种种工程地质事故导致建筑物沉降、失稳和倾斜等问题,加深了研究人员对红粘土的研究。

  蓬莱位于海南省文昌市西南部,地理位置相对较偏僻,属低丘陵地,区域的建筑多为砖混结构和普通瓦房,根据课题组调研获悉该区域部分建筑物出现沉降、失稳和倾斜等问题。为了进一步研究该区域红粘土在水土作用模式下的物理特性,解决建筑物沉降、失稳和倾斜等问题,课题组收集了蓬莱地区的土体形成环境、气候条件、地形地貌等资料进行理论分析,并对高金、昌城、边寨、大山、上同、松田和石壁水库等典型土体进行采样并做试验研究。

  2 蓬莱红粘土形成环境及外观特点

  2.1红粘土形成环境

  蓬莱位于海南省东南部,气候特点为雨量多,湿度大,日照充足,气候温和,土地总面积为121平方公里,总人口1.8万人,地势西南高东北低,大部分为低丘陵地,平均海拔约150米,土体主要为玄武岩残积红粘土。晚第三纪中—上新世玄武岩在文昌蓬莱地区大面积分布[3]。该区域矿产资源丰富,现已探查的有玄武岩、红(蓝)宝石、铝矿、钴等矿藏,有全省最大的石料供应基地。随着外部环境的不断变化,红粘土呈现出的特性独具特色,对该区域生活和生产建设带来了较大的影响。

  2.2 红粘土的外观特点

  蓬莱独特的地理位置及特有的气象环境决定了该区域的红粘土与其他区域有所区别,其未受扰动部分土体面层较致密,土体呈块状分布,里层土体结构较密实,呈蠕状,空隙内有大量小颗粒;受扰动后土体面层较疏松,土体整体性较差,呈蜂窝和絮状结构。该区域红粘土的颜色主要呈红褐色、红棕色、红黄色(图1)。红粘土受扰动后(图1a),土体呈松散状态,整体结构性较差,颗粒间的孔隙比大,压缩性较强,稳定性弱。土体经过雨水及自然流水冲刷后未经搬运的残积土(图1b),由风化作用而形成的碎屑物质,土粒大小分布不均匀,较坚硬,强度相对较高。由于蓬莱地区地下水较丰富,有大量红粘土处于地下水位以下,处于地下水中的土体性质较特别,土体整体较疏松,较饱和,含沙量较大,粘性相对较弱(图1c为基坑开挖时从地下水位以下挖出的土体)。常规状态下的红粘土粘性较强,土粒较细,孔隙比较小,压缩性较弱(图1d为常规红粘土剖面图)。

  4 结 语

  通过对文昌蓬莱地区红粘土物理性质试验研究发现,该地区红粘土在水土作用模式下表现出以下几个特点:①土层厚度分布特性主要为西南薄东北厚,从地表到地下90cm处,土的湿密度逐渐变小,而超过地下90cm深度越往下土的湿密度越大;②土中含水率为29.4%~42.7%,从表层30cm开始至地下180cm,越往地下土的含水率越大;③土粒比重值都集中在0.619~0.639之间,土粒相对较均匀。

  参考文献:

  [1] 王英辉,聂庆科,张全秀,梁书奇.广西靖西红粘土的变形和强度特性研究[J].工程地质学报,2009(4):551-556.

  [2] 李光范,夏小兵,杨舒.海口灵山红粘土改进Duncun-Chang模型研究[J].路基工程,2011(4):104-106.

  [3] 孙谦.琼北第四纪火山活动与岩浆演化[博士学位论文D].北京:中国地震局地质研究所,2003.

  [4] 金耀华等.土力学与地基基础[M],武汉:华中科技大学出版社,2013.09:41.

  [5] 金耀华等.土力学与地基基础[M],武汉:华中科技大学出版社,2013.09:107.

  [6] 贺 ,廖义玲,闫建,刘祥洋.贵州红粘土的含水性及指标特性探讨[J].水文地质工程地质,2009(2):104-111.

  [7] 王伍军,丁坚平,陈筠.红粘土土洞的形成及其电探异常特征的研究[J].贵州科学,1997(1):21-26.

  [8] 袁莉明.岩溶地区土洞的发育机制及治理[J].土工基础,2002(16):5-6.

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