裂隙粘土的工程地质特征.doc

裂隙粘土的工程地质特征 在第四系更新统的老地层内,常有裂隙比较发育的粘土层,即裂隙粘土,又称“有缝粘土”。这种粘土具有一般粘土没有的特殊结构，其工程地质特性也不同于一般粘土，在兴建水利工程和其他建筑工程时，常由于对土的性能认识和重视不够，工程措施不当，给施工和使用带来困难与危害。有些渠道边坡由于土的风化剥蚀长期不能稳定，不少渠道边坡大量坍滑造成渠道堵塞不能使用；有的遂道工程，由于洞体坍塌引起严重破坏；有些地下建筑，也由于同样原因使工程废弃。因此，裂隙粘土在渠道、洞室及天然地基等方面引起的问题日益引起人们的重视。本文根据近几年来在水利工程和地下建筑工程方面的实践，对河南某些地区不同类型的裂隙粘土进行介绍，不当之处，望批评指正。 1.0裂隙粘土的分布特征 1.1裂隙粘土的分布 裂隙粘土在河南南部和西部都有广泛分布，尤其在山区和丘陵垄岗地区分布更为广泛。由于古地形的起伏及地层所受的侵蚀程度不同，分布高程往往相差很大。同一类型的裂隙粘土有的出露于丘陵或垄岗顶部，有的则深埋于其他地层之下。如信阳淮河两岸的裂隙粘土，一般分布于较高的丘陵地带，在其底部很少见到底砾岩，多与第三系岩层直接接触。在信阳地区，分布在地层中部的棕黄粘土，多呈团粒状结构，裂隙细小但较发育，土体极易碎裂，含有铁锰质结核。郑州、洛阳地区的裂隙粘土，分布在中更新统地层下部的棕红、紫红色粘土，裂隙短小较发育成网纹状，土体易碎裂，含又铁锰质结核；裂隙内冲填白色钙质，人称“鸡粪土”；而裂隙面光洁，冲填物为铁锰质氧化物者，人称“油土”。除了出露于丘陵或垄岗顶部外，这些裂隙粘土在黄土地区常埋藏于上更新统Q3黄土以下，在巩县西村黄土丘陵地区的大冲沟中可见到多层裂隙粘土的天然剖面，在每层裂隙粘土底部均有一层排列整齐的钙质结核层，钙质结核和钙质结核层由上向下逐渐变大、变厚，在其下部常有较厚的大钙质结核层及卵石层，钙质结核直径一般为10—20厘米，卵石为紫红色石英岩，多呈零星分布，局部呈透镜状。在冲沟底部见有大漂石夹大钙质结核，漂石为紫红色石英岩，微风化，块状、稍具棱角，显然系搬移力很大，远距较近的佐证。裂隙粘土以下为卵石层。另外在偃师、伊川两地也有不同类型的裂隙粘土分布。 1.2裂隙粘土的特征 裂隙粘土为洪积、坡积相堆积物，一般颜色较深，常见为红色，有褐黄、棕黄、红、棕红、紫红等色，结构致密，孔隙比小，天然含水量低。多呈坚硬或硬 塑状态。裂隙粘土是一般粘土的早期堆积物，多出现在中更新统地层内，具有较发育而不规则的裂隙，其成因类型比较复杂。这种粘土为富含铁铝氧化物的风化产物，并含有亲水性和可溶性物质。在高温多雨的环境下，经过长期胀缩、溶解和风化作用产生裂隙，裂隙产状错综复杂，竖向、水平、斜交各方向均有。由于铁、铝氧化物不断聚集，裂隙充填物多呈棕褐、棕红及灰绿、灰白色，裂隙面多较粗糙，但有的光滑并具有油脂光泽构成土体的软弱结构面。由于物质成分，形成环境及条件不同，裂隙性状和发育程度也不同。一般来说，竖向裂隙发育的粘土多分布在地层表面和上部，受大气影响裂隙上大下小，向下逐渐尖灭，裂隙面粗糙，冲填物常为灰绿、灰白色高岭土，及黑色铁锰质氧化物，这类土强度大、变形小、竖向透水性较大。见照片七。而斜交裂隙发育的粘土常分布于第三系岩层之上，裂隙较宽大，倾角由缓到陡，裂隙面光滑平整。具有擦痕或水渍，充填物多以灰 灰白色高岭土为主，并有一定数量的黑色铁锰氧化物。土内常含强亲水性矿物，常具有高塑性和较强的胀缩性。斜交剪切裂隙越育，胀缩性也越强。这类裂隙粘土，在信阳二十里河，偃师的刘庄和伊川的寺沟均可见到。土的强度低，变形较大，在斜坡地带，常引起滑坡或局部滑移。 这种粘土由于裂隙的发育互相切割使土体失去完整性，土体往往被切割成大小不等形状各异的棱角形块体，土块的大小和连结状况对强度、变形和透水性都有直接影响。土的碎裂程度越严重，棱形块体之间的连接愈弱，其强度愈低，压缩性愈大，透水性也愈强。棱形土块表面颜色较深，里面则较浅，块体本身密度大强度高，裂隙充填物则较软，块体之间的连接较弱，因此，裂隙粘土的工程性能不取决于棱形块体本身，往往取决于块体之间的软弱结构面。裂隙粘土在卸荷、临空或无压情况下，在含水量降低时，都容易引起裂隙张开使土的强度大为降低。同时，水也往往沿着裂隙形成渗透通道。 裂隙粘土的天然边坡很不稳定，在天然情况下，可以见到陡直的裂隙边坡，也可以见到平缓的天然边坡，但在大气影响下，土体不断风化，使边坡由陡变缓。土的天然边坡与裂隙产状，气侯条件有关，从宏观剖面上看，竖向裂隙发育的土常能形成较陡的天然边坡，斜交和水平裂隙发育的土的天然边坡则往往较平缓。同一类型的裂隙粘土在气侯比较干燥的郑州、洛阳地区，有时可呈现陡直边坡，但在多雨的信阳地区则多呈缓坡。从巩县西村所见土的天然边坡演变情况看，在天然条件下