某省红层软岩填料之工程特性与填筑施工技术管控研究

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1、某省红层软岩填料之工程特性与填筑施工技术管控研究第1章引言1.1选题依据与研究意义工程实践表明红层与建设工程的关系十分密切红层软岩是一种特殊岩土，具有易风化、崩解、遇水易软化，填筑密实度对含水量很敏感、强度衰减较快等特点。特别在西南红层丘陵地E,山间谷地众多，气候湿润多雨，排水不畅，这种特殊环境地质条件下，红层软岩风化物经搬运沉积于山间洼地或沟谷，形成一种特殊的软弱土(俗称松软土）。红层地区在雨季经常发生滑坡、坊塌[9]；红层坡体开挖常诱发塌滑事故;矿产开采时，可能产生折帮、崩解和膨胀失稳；红层地区水库现址会遇到稳定、渗流问题，建筑工程场地勘察时，按《建筑地基基础设计规范》（GB50007-

2、2002)确定的承载力往往偏低用作填筑材料时，红层中的粘土矿物对环境水分变化极为敏感而影响其路用性能对于高速发展的道路（包括公路及铁路）工程，由于红层软岩分布极其广泛，路堤填料无法回避软弱的红层软岩。对湖南红层地区已建公路现状的调查表明釆用红层材料的公路工程大量存在因路基沉陷而导致的破坏，如路面开裂、桥头跳车等，严重的路基沉降甚至超过40cm,引起路面裂缝可长达数十米，宽达数厘米。在云南红层地区的调查同样说明了这一问题在红层软岩地区填筑公路路堤，在危险段落如不采取专门的加固防护措施，则在公路的运营期会产生不同程度的路堤病害。因此，这种特殊软弱土作为填方工程（包括道路路堤、建筑物场地、机场工程

3、等）的填料，在上部路堤荷载、列车动荷载及建筑物荷载等的作用下，不但会产生不能满足规范要求竖向沉降，而且容易发生沿基底的横向滑移，形成各种规模的滑坡，轻者造成工程隐患，重者危及安全。1.2国内外研究现状1.2.1红层软岩水理性研究现状冯启言，韩宝平等采用X-衍射仪、扫描电镜、压萊仪及液压伺服机等手段进行了鲁西南红层软岩的物质组成、微孔结构及渗透性的试验研究，探讨了红层软岩的渗透机理及遇水失稳机理，并结合实例进行了工程应用分析。郭永春，谢强等_通过对红层岩土崩解性、膨胀性、胶结性、软化性、承载比等工程性质试验研究，建立了崩解指标、软化系数、胶结系数、自由膨胀率、承载比软化系数等指标组成的红层岩土

4、水稳定性综合判别标准，将红层岩土分为水稳定性强、水稳定性中等、水稳定性差三类。刘晓明，熊力等在对崩解性最强的I类红砂岩成分和崩解性状研究基础上，采用ICP-MS测试技术对红砂岩的蒸馆水浸泡过程进行了化学成分跟踪，测试发现水解液中有Ca2+、Mg,r、Na+等离子出现，且部分离子浓度随岩石崩解进行而增长。在此基础上，选用Ca(0H)2、CaCl2、MgCl,.NaCl几种盐溶液作为水解液进行红砂岩耐崩解性试验，表明不同成分水解液对I类红砂岩崩解性具有不同抑制作用。进一步采用I类红砂岩填料和掺石灰、水泥改良红砂岩填料的浸出液作为水解液，对I类红砂岩进行耐崩解试验，得到了掺7%石灰改良是抑制I类红

5、砂岩崩解的最佳工程措施的结论。第2章红层软岩地区常见工程病害2.1红层的分布在甘肃，红层上多覆盖第四系风积黄土，公路开挖切穿黄上与红层的界面时容易诱发上部黄土沿红层基岩面滑动。覆盖层滑坡形成主要是由于边坡堆积层与下伏基岩间的接触面为第四系堆积作用形成的软弱结构面，在幵挖或降雨作用下坡体沿软弱面滑动。近水平岩层的顺层滑坡主要发生在以四川盆地的中部为代表的近水平岩层区，具有滑坡后壁陆直，滑面平缓的特点。产生原因主要是坡体为软硬相间的砂泥岩互层结构且坡脚多为软岩，岩体内发育有陆倾结构面:在坡体的自重应力或幵挖卸荷作用下，陆倾结构面不断发展扩大，为地表水的入渗创造了良好条件，地表水下渗不断软化坡体，

6、促进坡体变形的不断发展，在开挖卸荷及暴雨的作用下诱发滑坡发生。倾斜岩层路段，路线走向基本平行于岩层走向时，幵挖边坡一侧为顺层边坡，另一侧为反倾边坡。在顺层边坡段，由于红层软岩层间结合强度低，软弱夹层发育，边坡幵挖坡比陡于岩层倾角或在坡脚开挖，则容易引起顺层滑坡。顺层滑坡产生原因主要是红层为成层岩体，岩层结合强度低，且普遍发育有软弱夹层，公路路暂边坡开挖后，边坡开挖挖断了层面下部支撑部分，边坡岩体松弛，裂隙张幵，地表水下渗软化软弱层面，强度降低，导致阻滑力小于一下滑力而沿层面滑动。2.2红层软岩地区常见工程病害近年来，高等级公路的建设方向大力的往两部地区转移。由于四川、云南、甘肃、湖南等地红层

7、广泛分布，因此高等级公路建设中桥涵、高路堤、深挖路塑和随道等工程的地基基础，大部分将置于红层岩层之上。目前就四川、云南、甘肃、湖南等省红层地区己经建成通车的高速公路上看，红层软岩地区公路修建中路堤填筑、坡体幵挖过程中诱发的坡体塌滑灾害等一系列问题尤为突出，见表2-3。在红层软岩地区的公路工程建设中，开挖工程病害比较突出，尤其是在路塑边坡工程开挖过程中，容易引起各类滑坡、边坡岩体幵裂变形等灾害，在边坡开挖完成后