湖南省红粘土工程特性及红粘土路基施工

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1 红粘土工程特性
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。
1.1 成因与分布特征
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2～3 m， 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。
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。
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1.4 力学性质
1 红粘土工程特性
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。
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
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 红粘土工程特性
1.1 成因与分布特征
（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。
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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。
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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。
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，更进一步增加 红粘土的含水量，碾压更加困难，因此其应用非常局限。
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1 红粘土工程特性
工程表明，高液限土在一定条件下的强度、水稳性及压缩 性均满足路基规范对填料的要求，只要控制合适的稠度，高液 限土的强度CBR值完全能够超过8，大于我国北方的一些低液 限土，因此通过一定的施工工艺控制完全可以直接应用于路基 填筑，且路基质量良好。
2.5
拌两遍以上，18T 以上压路机静碾 3 遍后振 ≥88 93 区 碾 3 遍
或 IP≥40
1.1≤Wc≤1.2 5.0～8.0
6.0
每层松铺厚度不超过 30cm，18T 以上压路机
静碾 2 遍后振碾 5 遍
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1 红粘土工程特性
1.2 物质组成及结构特征
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。
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1.3 物理性质
1 红粘土工程特性
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1.3 物理性质
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1 红粘土工程特性
根据室内试验，红粘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
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1 红粘土工程特性
1.2 物质组成及结构特征
（1）湖南红粘土矿物组成以石英和高岭石为主，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。
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1 红粘土工程特性
1.1 成因与分布特征
（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。
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1 红粘土工程特性
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。
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2 高液限红粘土路基填筑分类表
红粘土工程应用分类表
液塑性
粗颗粒 施工含水量 天然稠度
含量 控制范围
CBR 值
CBR 膨 适用范围 胀量（%）
主要施工工艺
压实度 标准
0.9≤Wc<1.0 4.0～7.0
0.2
每层松铺厚度不超过 25cm，晾晒时每天翻
≥0.9 WL≥70
1.0≤Wc<1.1 7.0～10