工程地质学.ppt
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一、土的基本物理力学性质二、土体微结构力学三、特殊土工程地质性质与评价(一)黄土(二)膨胀土(三)软土(四)红黏土四、地质灾害及其勘查评价红粘土:碳酸盐岩系出露区的岩石,经红土化作用形成的棕红或褐黄等色的高塑性粘土称为原生红粘土。经再搬运、沉积后仍保留红粘土基本特征,液限大于45%的粘土称为次生红粘土。云南东川的红粘土景观云南东川的红粘土景观红粘土主要分布在北纬30°与南纬30°之间的热带、亚热带地区。我国红粘土分布广泛,主要分布区在我国南方各省区,总出露面积达20余万平方公里。如云贵高原、四川东部、广西、粤北及鄂西、湘西等地区的低山、丘陵地带顶部和山间盆地、洼地、缓坡及坡脚地段。中国科学院研究生院《工程地质学》硕士课程红粘土的一般特点是含水量高、孔隙比大,塑性强,却具有较高的力学强度和较低的压缩性。红粘土的含水量高、孔隙比大,塑性强等物理指标与软黏土相似,但是其较高的力学强度和低压缩性,与软粘土差别巨大。中国科学院研究生院《工程地质学》硕士课程中国科学院研究生院《工程地质学》硕士课程中国科学院研究生院《工程地质学》硕士课程中国科学院研究生院《工程地质学》硕士课程红粘土的组成成分红粘土的一般物理力学特征红粘土的物理力学性质变化范围及其规律性裂隙对红粘土强度和稳定性的影响由于红粘土系碳酸盐类及其他类岩石的风化后期产物,母岩中的较活动性的成分SO2-4、Ca2+、Na+、K+经长期风化淋滤作用相继流失,SiO2部分流失,此时地表则多集聚含水铁铝氧化物及硅酸盐矿物,并继而脱水变为氧化铁铝,使土染成褐红至砖红色。因此,红土化过程同时也是脱硅富铝铁的地球化学过程。红粘土的矿物成分除仍含有一定数量的石英颗粒外,大量的粘土颗粒则主要为多水高岭石、水云母类、胶体二氧化硅及赤铁矿、三水铝土矿等组成,不含或极少含有机质。红粘土的主要矿物有:高岭石、伊利石、针铁矿、褐铁矿、蒙脱石、石英、绿泥石和水铝英石等。1、天然含水量高,一般为40%-60%,高达90%。红粘土:虽然天然含水量高,孔隙比很大,但却具有较高的力学强度和较低的压缩性红粘土呈现高孔隙性首先在于其颗粒组成的高分散性,是粘粒含量特别多和组成这些细小粘粒的含水铁铝硅氧化物在地表高温条件下很快失水而相互凝聚胶结,从而较好地保存了它的絮状结构的结果。因此,红粘土有较高的强度,主要是因为这些铁、铝、硅氧化物颗粒本身性质稳定及互相胶结所造成的。特别是在风化后期,有些氧化物的胶体颗粒会变成结晶的铁、铝、硅氧化物,粒间连结强度大。另外,由于红粘土颗粒周围吸附阳离子成分主要为三价铁和铝,这些铁、铝化的颗粒外围的结合水膜很薄,也加强了其粒间的连结强度。红粘土的高天然含水量的原因:颗粒高分散性,表面能很大,吸附了大量水分子。红粘土的高塑限值的原因:——土中孔隙是被强结合水(吸着水)所充填,而强结合水由于受土颗粒的吸附力很大,分子排列很密,具有很大的粘滞性和抗剪强度。——由于分布地区环境地表温度高,分布在山坡、山岭或坡脚地势较高地段的红粘土,其地表水和地下水的排泄条件好,使土的天然含水量也只接近于塑限,使土体处于坚硬或硬可塑状态。这些红粘土的组成成分及其粒间连结和含水特性,也是它所以呈现高孔隙性和大孔性,而又不具有浸水湿陷性的主要原因。已有资料分析知,红粘土本身的物理力学性质指标又有相当大的变化范围。以贵州省的红粘土为例:天然含水量25%-88%;天然孔隙比0.7-2.4;液限36-l25;塑性指数18-75;液性指数0.45-1.4;内摩擦角2-31度,内聚力10-140kPa,变形模量4-36MPa。其物理力学性质变化如此之大,承载力自然会有显著的差别。貌似均匀的红粘土,其工程性能的变化却十分复杂,这也是红粘土的一个重要特点。1)在深度方向,随着深度的加大,其天然含水量、孔隙比和压缩性都有较大的增高,状态由坚硬、硬塑可变为可塑、软塑以至流塑状态,因而强度则大幅度降低。1m处的内聚力为190kPa,到11m则降为9kPa,只及1m处的1/20。上硬下软。2)在水平方向,随着地形地貌及下伏基岩的起伏变化,红粘土的物理力学指标也有明显的差别。在地势较高的部位,由于排水条件好,其天然含水量、孔隙比和压缩性均较低,强度较高,而地势较低处则相反。在地势低洼地带,由于经常积水,即使上部土层,其强度也大为降低。水平各向异性。由于红粘土中细粒粘土矿物含量高,且主要是以高岭石、伊利石(少量的蒙脱石、绿泥石和水铝英石)为主,塑性强,膨胀特性表现很弱或不明显。但是,红粘土失水收缩的特性最明显。红粘土失水收缩性而发育裂隙也是红粘土的一大特征。坚硬、硬可塑状态的红粘土,在近地表部位或边坡地带,往往裂隙发育,土体内保存许多光滑的裂隙面。●确定红粘土地基