湖南省红粘土工程特性及红粘土路基施工

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1、湖南省红粘土工程特性及红粘土路基施工湖南省红粘土工程特性及红粘土路基施工长沙理工大学张军辉博士副教授13787162685;zjhseu@1633>主要内容一、红粘土工程特性二、高液限红粘土处治与质量要求三、高液限红粘土填方路基处治方法四、高液限红粘土挖方路堑处治方法（1）成因。红粘土液限(WL)大于50，主要为残积、坡积或坡～残积成因。形成的红粘土经再搬运堆积，仍保留其基本特征且液限大于45的称次生红粘土，一般为冲积、冲洪积成因，其工程性质保留了红粘土的基本特征。11>.1成因与分布特征1红粘土工程特性（2）分布特征湖南红粘土主要发育于地形舒缓、波状起伏的剥蚀夷平台地、岩溶断陷盆地

2、及岩溶谷地两侧丘陵坡脚。发育于坡脚的红粘土主要为残积、坡残积成因的原生红粘土，而分布于盆地、谷地中心的红粘土主要为冲积、冲洪积成因的次生红粘土。1.1成因与分布特征1红粘土工程特性其基本特征是：①由地表向下，上部呈坚硬至硬塑状，厚度一般为l0～20m，最厚超过30m，占红土层的大部分。②可塑～软塑、流塑状态只占小部分，主要发育于近下伏基岩面的溶蚀沟、槽底部，多呈透镜体状小范围产出。③裂隙较发育，常发育网状裂隙，一般可延伸到地下2～3m，在雨水作用下，易形成滑坍。④盆地、谷地、洼地的次生红粘土土层多为软土区。1.1成因与分布特征1红粘土工程特性（1）湖南红粘土矿物组成以石英和高岭石为主

3、，石英+高岭石的含量大于80％，大部分矿物为酸性环境中形成，母矿成分对其物理力学性质影响较大；（2）红粘土化学成分SiO2+Al2O3值一般介于70％～76％，石英的化学性质稳定，具有较强的抗水性和抗风化能力，亲水性弱；（3）典型的高岭石可塑性，压缩性低，亲水性差，水稳性较好。这种化学特性是造成红粘土具有高液限、高塑指、难失水的重要原因。1.2物质组成及结构特征1红粘土工程特性湖南红粘土裂隙属于不发育或者不太发育状况，按照《公路路基设计规范》划分，其土体结构绝大部分应归属于致密块状，少数为巨块状。1.2物质组成及结构特征1红粘土工程特性1.3物理性质1红粘土工程特性根据室内试验，红粘

4、土主要物理性质指标见表2。从表2数据可知：①湖南红粘土具有土质均匀、细腻、粘性强的特征，其粘粒含量相当高，平均达88.8％；②天然含水率一般接近于塑限含水率，随地表深度的增大而增大；③孔隙比为1左右，这是湖南红粘土的重要特征；④饱和度较大，平均为89.3％；⑤最大干密度则越接近于灰岩时越小，干密度变化较大，0.88～1.80g/cm；⑥液限、塑限、塑性指数均较高，具有高塑性、高含水性和低密度的特性，渗透系数较小，一般为典型的不透水层。同种状态的红粘土的各项物理性质指标分布范围较广，离散性大，说明红粘土的土质均一性较差。与所位地理位置、埋深关系密切。1.3物理性质1红粘土工程特性1.4

5、力学性质从上表可知，湖南红粘土具有下列力学特性：压缩性不高，其压缩系数平均为0.32MPa-1，压缩模量平均为7.5MPa，属于中等或者中等偏低压缩性土；抗剪强度均较高，尤其是粘聚力值较粘性土大得多。1红粘土工程特性1.5膨胀性与复浸水特性土自由膨胀率平均为42.5％，属于具有弱膨胀潜势的土；湖南红粘土线缩率平均为6.1％，体缩率平均为16.4％，收缩系数平均为0.36，具有弱至中等收缩性。1红粘土工程特性1红粘土工程特性1.5膨胀性与复浸水特性I类组数略大于Ⅱ类组数。挖方路基设计应注意复浸水I类红粘土的开挖面土体干缩导致裂隙发展及复浸水使土质产生变化的不利影响，应引起高度重视。1红

6、粘土工程特性湖南地处我国南方，气候潮湿多雨，由于特殊的气候及地质条件，广泛分布着红粘土，其普遍具有“高液限（50%~80%）、高塑性指数（IP>26%）、高天然含水率（30%~45%）”的特点；压缩性不高，属于中等或者中等偏低压缩性土；抗剪强度均较高，尤其是粘聚力值较粘性土大得多；属于具有弱膨胀潜势的膨胀土；具有弱至中等收缩性。高含水率、压实困难、干缩开裂和路用性能不稳定成为红粘土应用的主要障碍。废弃红粘土换填其它好的路基填料需要新征弃土场与取土场，在当前环保要求不断加强和用地日趋紧张的状况下，废弃换填的简单办法将越来越不可行，充分利用红粘土填筑路基是发展的方向与必然趋势。1红

7、粘土工程特性红粘土掺加固化剂进行改良处理的办法在国内外均有应用。固化剂主要是石灰、水泥等粉体材料，是基于红粘土的天然含水量高，掺加粉体材料可以降低天然含水量和塑性指数，改善可压实性与强度，室内试验效果良好。但红粘土过湿结团，掺加固化剂虽在室内试验可行，但现场拌和非常困难。若是采用宝马拌和设备进行拌和，成本过高，难以推广应用。另外掺加固化剂也将大幅增加工程投资。对于液体类固化剂我国也进行了试用，但仅限于少量的试验路段，由于液体固化剂的喷洒需要掺水稀释，更进一