工程地质第9 章-特殊土课件

红黏土中的土洞可由地表、地下水的作用和生物作用形成。在
地下水位高于基岩面的场地，由于自然和人为因素，常使地下水水位 的岩土交界面附近作频繁的升降变化，地下水对土体不断产生潜蚀甚
至吸蚀作用，容易形成土洞，土洞继续向上发展，便形成地表塌陷。
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冻 土
定义

冻土是指具有负温或零温度并含有冰的土（岩）
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红 黏 土
工程地质特征
胀缩性：
由于多数红黏土中不含非水稳性矿物蒙脱石，却含有亲水性
不强的亚水稳性矿物蛭石，使得天然状态下的红黏土具有弱膨胀
性，其自由膨胀率一般为35%—55%。而红黏土具有高孔隙比、高 含水率、高分散性及饱和状态，致使具很高的收缩量。因此，红
黏土的胀缩性表现为以失水后强烈收缩为主，天然状态下的膨胀
土质量之比
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冻 土
力学性质

融化下沉系数：冻土融化过程中，在自重作用下产生的相对融化下沉量
融化压缩系数：指冻土融化后，在单位荷重下产生的相对压缩变形量
冻胀率：指单位冻结深度的冻胀量 冻胀力：指土的冻胀受到约束时产生的力，包括法向冻胀力、切向冻胀力
冻结力：土中水在负温下变成冰的同时，将土和地基胶结在一起。这种胶
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红 黏 土
形成条件

红粘土的形成，一般应具备气候和岩性两个条件： 气候条件：气候变化大，年降水量大于蒸发量，因而气 候潮湿，有利于岩石的机械风化和化学风 化，风化的结果便形成红黏土。 岩性条件：在碳酸盐类岩石分布区内，经常夹杂着一些 非碳酸盐类岩石，它们的风化物与碳酸盐类
岩石的风化物混杂在一起，构成了红黏土的

分类
冻结状态
多年冻土
坚硬冻土 体积压缩系数
持续时间
隔年冻土
（总含水量）
塑性冻土
季节冻土
易溶盐含量 （泥炭化程度）
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松散冻土
盐渍化冻土 泥炭化冻土
冻 土
成土条件
气候：全年结冰日长达200多天，而且降水较少，蒸发量
也较小； 植被：以苔藓、地衣为主组成的苔原植被，生长缓慢，矮


红 黏 土
成因
对于其成因，仍存在很大争议，不仅局限于前面三种观 点，同时许多学者也提出了“早起水成，晚期风成”、“与 地下水作用有关”、“风成堆积为主的多成因类型”、“岩 溶堆积成土观点”、“喀斯特成土作用说”、“碳酸盐岩黏 土化观点”等假说。目前对红黏土的成因的认识多限于沉积 学和地球化学方面的证据。目前急待开展红黏土地层系统的 生物地层学研究。
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红 黏 土
定义

红黏土是指由石灰岩、白云岩等碳酸盐 类在亚热带温热气候条件下经风化作用而形 成的褐红色的黏性土。
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红 黏 土
物质组成
矿物成分以黏土矿多水高岭石为主，其他包括伊利石、 绿泥石、水铝石、蛙石等，也有少量特殊红黏土中含蒙脱石。 氧化物含量也较高，其化学成分主要为硅、铝、铁氧化 物，SiO2 (33 . 5%—68. 9%) , Al2 O3 (9. 6%—12.7%) ,Fe2O3 (13.4%— 36.4%)等。其中 ,Fe2O3含量占5% —15%时，红黏土颜 色为褐黄、黄色；Fe2O3含量达15%—25%时，则红黏土呈现为 褐红、棕红色。碎屑矿物较少，水溶盐和有机质较少见。
物质来源。
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红 黏 土
分布
主要分布在北纬30 °与南纬30 °之间的热带与亚热带地 区，我国的红黏土主要分布于华南、西南、华东以及华中部 分地区，如贵州、广西、云南、广东以及湖南等省份。在北 方，红黏土零星分布在一些较温湿的岩溶盆地，如陕南、鲁 南和辽东等地。其分布区域的地形地貌具有典型特征，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 及岩溶谷地两侧的高原丘陵坡脚。
率仅为0. 1%一2. 0%，但线缩率一般为2. 5%—8.0%，最大可达14%。
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红 黏 土
工程地质特征
胀缩性的危害：
红粘土的地质和工程灾害也不少见。最为普遍和突出的是胀缩
性红黏土的失水强收缩引起的裂隙，有网状和线状两类。通常把由于
收缩引起的线状裂缝称为“地裂”。当地裂在房屋建筑中穿过或在附 近产生时，往往对建筑物产生较大危害。
红黏土具有典型的“上硬下软”特征。表现为坚硬—硬塑—
可塑—软塑—流塑状态，土的强度逐渐降低，压缩性逐渐增大。
以坚硬、硬塑状态红黏土为主，在地表广泛发育。可塑—软塑、 流塑状只占小部分，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。盆地、谷地（洼地）中心的次生红黏
土土层多为可塑或软塑状态。
结力称为冻结力 抗剪强度：是指冻土在外力作用下，抵抗剪切滑动的极限强度
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冻 土
热学性质

比热：又称重量热容量，是使单位质量的土温度升高1°C所需 的热量 容积热容量：是指单位体积的土体温度变化1°C所吸收或释放的 热量 导热系数：是表示冻土在温度梯度作用下传导热能能力的指标 导温系数：冻土热惯性指标，表示土中某一点在相邻点温度变化 的作用下改变自身温度的能力，在数值上等于导热系 数与容 积热容量的比值
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冻 土
冻胀性
土的冻胀是由于土温度降至冰点以下，土体原孔隙中的
部分水结冰体积膨胀，以及更主要的是在土壤水势梯度作用
下未冻区的水分向冻结缘迁移聚集，并冻结膨胀所致。
融沉性
冻土融化时，由于孔隙水的排出，使土体产生下沉叫做 融沉。
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例题：
铁路路基通过多年冻土区，地基土为粉质黏
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红 黏 土
分类
原生红黏土：颜色为棕红或褐黄，覆盖于盐酸
盐系之上，其液限大于或等于 50%的高塑性黏土
地质成因
次生红黏土：原生红黏土经搬运、沉积，仍保留
其基本特征，且其液限大于45%的 黏土
坚硬红黏土
硬塑红黏土 含水比 （贯入阻力）
可塑红黏土 软塑红黏土 流塑红黏土
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冻 土
物理性质
总含水量：是指冻土中所有冰和未冻水的总质量与冻
土骨架质量之比 相对含冰量：指冰的质量与冻土中全部水的质量之比




质量含冰量：指冻土中冰的质量与冻土中干土质量之比
体积含冰量：指冻土中冰的体积与冻土总体积之比 未冻水含量：在一定负温条件下，冻土中未冻水质量与干
天然孔隙比都很高，且具有较高的力学强度和较低的压缩性 有很多指标变化幅度很大，如天然含水率、液限、塑限、天然
孔隙比
土中裂隙的存在，使土体与土块的力学参数尤其是抗剪强度指 标相差很大
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红 黏 土
工程地质特征
厚度分布：
红黏土的厚度变化与所处地形地貌、基岩岩性及岩溶发育程
度有关。一般情况下，分布在盆地或洼地时，其厚度变化大体是
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红 黏 土
工程地质特征
一、物理力学性质：
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红 黏 土
工程地质特征
一、物理力学性质的基本特点： 颗粒组成的高分散性，其中小于0.005mm的黏粒含量为 60%— 80%；小于0.002mm的胶粒含量占40%—70%
天然含水率、饱和度、塑性界限（液限、塑限、塑性指数）和
9.5 特殊土
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红 黏 土
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红 黏 土
红黏土作为一种特殊土类，最早报道见于
在印度西部马拉巴尔地区，该地区约60％分布
此黏土，因颜色为红色，称之为红土
( laterite or lateritic soil) ，因此，一
般认为印度西部马拉巴尔地区是红土工程性质
研究的发源地。
小且畸形，各种植物的年生长量均不大；
地形、母质：分布区的地形主要是陡峭的山坡，角锋、刃 脊、第四纪和近代冰川所形成的冰斗和冰碛
垅堤，宽谷，湖盆的湖积平原等
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冻 土
分布
中国多年冻土又可分为高纬度多年冻土和高海拔多年冻土， 前者分布在东北地区，后者分布在西部高山高原及东部一些较高 山地。
边缘较薄，向中间逐渐增厚；在厚层及中厚层石灰岩、白云岩分 布区，由于岩体表面岩溶化强烈，岩面起伏大，导致红黏土厚薄
不一；当下伏基岩的溶沟、溶槽、石芽等较发育时，上覆红黏土
厚度变化极大，常有咫尺之隔，最大厚度相差10 m之多，所以平 面上的变化亦不均匀。
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红 黏 土
工程地质特征
上硬下软：
土，土粒相对密度为2.7，冻土总含水量为 40%，起始融沉含水量为21%，塑限含水量为 20%，冻土融化前后的密度均为2.0g/cm3，试 确定该冻土的融沉等级。
红 黏 土 成因源自残积说：认为红黏土是岩石就地剥蚀、风化堆积而成的红色
风化壳。已被大多数学者否定，因为红黏土不符合
残积作用的一般特点。 水成说：主张红黏土是岩石风化剥蚀后经流水搬运至低洼处
或河湖两岸堆积的河湖相或冲积相沉积物。
风成说：强调红黏土与其上覆第四纪黄土一样都是风尘堆积 产物。
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