昆明石林红粘土的工程地质特性

昆明石林红粘土的工程地质特性

殷顺

昆明理工泛亚设计集团有限公司云南昆明650224

摘要：随着城镇化建设的推进，昆明石林已成投资建设的热土，从而认识和研究石林红粘土的特性非常必要，如何对红粘土地基进行合理利用，对认识和研究红粘土的特性，具有积极的现实意义。本文收集石林红粘土地区的多项工程实践取得的技术成果，对红粘土的特性进行总结。

关键词：红粘土特性；工程地质问题

1前言

云南石林位于昆明的东南端，分布于石林县境内，距离昆明市区约76km里程，地理位置北纬24°30'～25°03'，东经103°10'～104°40'之间，占地面积约400km2，海拔高程在1700～1850m之间，地势东高西低，自东向西由岩溶缓坡山地向路南盆地过渡。

石林下伏基岩主要为二叠系下统和石炭系、泥盆系碳酸盐岩与碎屑岩系；上覆老第三系路南群含白云岩和石膏的碎屑岩系。岩层走向近南北向，向西倾斜，岩层倾角5°～10°，两组竖向交叉节理发育。石林路南盆地内大面积被厚度不等的第四系冲洪积和湖冲积地层所覆盖。红粘土主要分布于石林县城的东部岩溶缓坡地带。

2红粘土的形成

2.1红粘土的定义

覆盖于碳酸盐岩系之上，颜色为棕红、褐红或褐黄，其液限大于或等于50％的高塑性粘土，应判定为原生红粘土。原生红粘土经搬运、沉积后仍保留其基本特征，且其液限大于45％的粘土，可判定为次生红粘土。

2.2红粘土的形成

红粘土的形成过程是一系列由岩变土的物理风化、化学反应和形成之后新生粘土矿物再演变的过程。红粘土的形成一般应具备岩性条件为碳酸盐系岩石；气候条件应具有气候变化大，年降水量大于蒸发量，处于炎热潮湿环境。昆明石林地处云贵高原南部，分布有大面积碳酸盐系岩石，其地理位置、水热平衡、湿度系数，非常有利于红粘土的形成。

2.3红粘土的矿物成分

红粘土的矿物成分主要为高岭石、伊利石和绿泥石。主要化学成分为：SiO2、Fe2O3、Al2O3、Ca0、MgO、K2O、Na2O等。

3红粘土的工程地质特性

3.1红粘土的主要物理力学性质

石林红粘土分为原生红粘土和次生红粘土。经对石林风景区建设场地多项工程勘察实践结果，石林红粘土的主要物理力学性质指标见表1和表2。

表1红粘土的主要物理性质指标范围值

表2红粘土的主要力学性质指标范围值

3.2红粘土的特征

从红粘土的物理力学性质指标及野外观测结果，石林红粘土具有以下性质和特点：

（1）土的天然孔隙比、含水量、饱和度以及液限、塑限、塑性指数较高，天然密度较低。物理力学指标的变化幅度较大，具有较高分散性；

（2）经野外地质观测，地基浅表部竖向裂隙发育，近地表处呈竖向开口状，向深处渐弱，裂隙面可见光滑镜面和擦痕；平面裂隙呈网状分布，土体或钻探岩芯具有明显的失水碎裂，遇水崩解软化现象；

（3）厚度随下伏基岩面起伏而变化，厚薄不均，变化大，具有上硬下软的分布规律；

（4）透水性微弱，多为浅部裂隙型上层滞水或赋存于溶沟、溶槽低洼处的孔隙型潜水，一般无统一的地下水位，水量小。

3.3红粘土的结构

从场地内人工边坡出露的地层及钻探岩芯观测，石林红粘土地基浅表部竖向裂隙发育（2～3条／m），裂隙发育深度1.5～2.0m，平面裂隙呈网状分布，属较多裂隙，巨块状结构，这与红粘土失水收缩开裂特性有关。裂隙会影响土的整体强度，降低其承载力，是土体稳定的不利因素。因此，在施工过程中，基坑开挖时宜采取保湿措施，边坡开挖后应及时维护，防止失水收缩开裂，降低其承载力及土体稳定性。

3.4红粘土的复浸水特性

按土工试验成果分析计算，石林红粘土和次生红粘土复浸水特性均为Ⅰ类，即收缩后复浸水膨胀，随含水率的增大而崩解，土体最终能恢复到原位。红粘土的复浸水特性分类见表3。

表3红粘土复浸水特性分类

3.5红粘土的膨胀性

根据自由膨胀率及膨胀试验结果，石林红粘土和次生红粘土均具弱膨胀潜势，胀缩性能以收缩为主，胀缩等级为Ⅱ级。天然状况下膨胀量很小，收缩性很高，失水收缩后复浸水的过程中，可表现出缩后膨胀恢复到原位。昆明石林地区土的湿度系数为0.74，大气影响深度4.80m，大气影响急剧层深度2.20m。红粘土的膨胀性指标及胀缩等级见表4。

表4红粘土的膨胀性指标及胀缩等级

3.6红粘土的竖向分布特征

石林红粘土主要分布于岩溶缓坡地带，地势相对较高处，状态多以硬塑～坚硬为主，溶沟、溶槽低洼处，状态则以可塑～软塑为主。上硬下软特征明显，土的含水量、含水比和孔隙比也会随深度而递增，力学性质则相应变差，其厚度随下伏基岩面起伏而变化，当溶沟、溶槽、溶蚀裂隙和石芽发育时，厚度变化极大，地基均匀性一般较差。

3.7红粘土内的土洞

经对石林红粘土场地多个工程勘察项目的钻探、地质雷达探测和基坑底触探结果，以及地质调查、施工开挖等情况表明，勘察区红粘土内仅偶尔揭露较小土洞，可认为土洞不发育。原因分析与红粘土分布处于岩溶缓坡山地，地势相对较高，地表水易面流排泄，地下水埋藏较深有关，大气降水的下渗、地下水的升降变化，对红粘土无潜蚀、搬运作用，同时也反映出该地带岩溶不很发育。

勘察场地虽然未揭露土洞，但在基础施工基坑开挖时仍应加强基底验槽工作，并在基底采用触探或钎探的方法，查明可能存在的隐伏土洞，以确保建筑物的稳定与安全。

4结束语

云南红粘土分布较为广泛，在工程建设中经常遇到，红粘土作为一种特殊性土，不同于一般的粘土，勘察、设计及施工时应充分认识和了解其特性，当作为地基土使用时，应根据具体的工程地质条件、气候特征、工程特点、当地经验，因地制宜有针对性的处理和利用。

参考文献：

［1］西南有色昆明勘测设计（院）股份有限公司．石林阿诗玛旅游文化城岩土工程勘察报告．2017．08．

［2］西南有色昆明勘测设计（院）股份有限公司．云林度假酒店（一、二期）岩土工程勘察报告．2008．3～2010．11．

［3］中华人民共和国国家标准．岩土工程勘察规范（GB50021-20012009年版）．

［4］工程地质手册（第五版）．中国建筑工业出版社，2018．