摘要：主要研究紅層的地質(zhì)特征、工程性質(zhì)、水理性質(zhì)和水文等特殊物性特征。
關(guān)鍵詞：紅層;工程地質(zhì)；特征
本文所稱紅層，是指侏羅系（J）和白堊系（K）陸相碎屑沉積巖，該套地層分布廣闊，紅層區(qū)大部分為山區(qū)和峽谷區(qū)，紅層邊坡工程地質(zhì)問(wèn)題尤為突出。云南元磨和大保高速公路一半以上的路段都在紅層區(qū)，頻繁的地質(zhì)災(zāi)害影響建設(shè)工期，投資增大，邊坡工程地質(zhì)問(wèn)題成為公路建設(shè)中的一大難題。引起了工程地質(zhì)專家和研究者們的高度重視。根據(jù)地質(zhì)勘察部門勘察和治理的工程項(xiàng)目，對(duì)紅層地區(qū)特殊的工程地質(zhì)特征作簡(jiǎn)要分析，供在紅層地區(qū)進(jìn)行工作時(shí)參考。
1紅層的主要特征
1.1.紅層的地質(zhì)特征
紅層主要巖性有紫紅、紫灰、褐紅色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂巖、石英砂巖等碎屑沉積巖。紅層形成于燕山運(yùn)動(dòng)與喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)之間，其展布受燕山構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制，形成了內(nèi)陸河、湖相、軟硬相間、交互成層的多元結(jié)構(gòu)地層；而喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)則是紅層變形的依據(jù)，主要表現(xiàn)為紅層的掀斜、塊段以及舒緩褶曲等特征。構(gòu)造節(jié)理密度小而貫通長(zhǎng)度大。
高原山區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是地殼不均勻掀升和深大斷裂繼承性活動(dòng)，紅層區(qū)多抬升為山系，為高原的組成部分。第四紀(jì)以來(lái)，隨著地殼不斷抬升，流水強(qiáng)烈切割，多沿構(gòu)造線形成北西向主干河流。同時(shí)，由于地殼運(yùn)動(dòng)的間歇性和不均勻性，又形成與主干河流垂直和斜交的網(wǎng)狀水系，將紅層切割得支離破碎，切割深度多大于500m，顯現(xiàn)出中山一高中山地貌。
紅層的物性特征，是其特殊的物理力學(xué)性質(zhì)的依據(jù)。紅層礦物成分的主體是石英、方解石和粘土礦物。隨巖石顆粒逐漸變細(xì)，粘土礦物含量相應(yīng)升高。粘土礦物的含量決定了巖石的力學(xué)性質(zhì)。粘土礦物含量越高，巖體越軟，親水性越強(qiáng)，抗風(fēng)化能力越弱。粘土礦物含量越低，巖體越堅(jiān)硬，強(qiáng)度越高，抗風(fēng)化能力越強(qiáng)。此外，粘土礦物具有其他礦物無(wú)法比擬的親水性，這就決定了紅層地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害主要沿著粘土礦物含量高的層位發(fā)生。
1.2.紅層的工程性質(zhì)
紅層是工程性質(zhì)較差的巖層。其抗壓性主要取決于巖石顆粒的粗細(xì)和顆粒成分，巖石的膠結(jié)物成分和膠結(jié)類型。砂巖的抗壓性還會(huì)隨容重的增大而增強(qiáng)，隨孔隙率的增高而降低。
紅層的抗剪性主要取決于：①粘土礦物的含量：粘土礦物含量越高，巖石的抗剪性越差。對(duì)于粘土礦物含量大于25％的泥質(zhì)粉砂巖和泥巖來(lái)說(shuō)，其剪切破壞具有塑性破壞的特點(diǎn)，即剪切位移大，彈性范圍小，具有明顯的屈服階段和流塑破壞過(guò)程。對(duì)于軟弱夾層中的層問(wèn)剪切泥化帶來(lái)說(shuō)，其抗剪強(qiáng)度實(shí)際上只相當(dāng)于殘余強(qiáng)度。認(rèn)識(shí)這一點(diǎn)，對(duì)于判別紅層地區(qū)邊坡的穩(wěn)定性是重要的。②砂巖的抗剪性主要取決于膠結(jié)物成分和膠結(jié)類型。
1.3.紅層的水理性質(zhì)
由于紅層的孔隙率小，吸水率低，因此，透水性差。另一方面，由于紅層巖石中粘土礦物含量高，固結(jié)陳比較差，使紅層巖石表現(xiàn)出較大的親水性。同時(shí)，粘土礦物吸水后膨脹和軟化，削弱了巖石結(jié)構(gòu)的物化連接，甚至出現(xiàn)浸水后不久即發(fā)生崩解現(xiàn)象。因此，紅層的水理性質(zhì)又是很弱的�？傊�，紅層的水理毫可歸納為透水性差，親水性強(qiáng)，抗水性弱。
�。�1）紅層是一套相對(duì)不透水和弱透水層，其水文地質(zhì)條件隨構(gòu)造作用的強(qiáng)烈程度而異。紅層裂隙水以張性斷裂帶最豐富，水量亦較穩(wěn)定。而壓性斷裂帶節(jié)理裂隙大多閉合擠壓，即使張開亦為斷層泥所填充．因此不含大量地下水，通常在壓性斷裂兩側(cè)的剪切裂隙和張性裂隙帶含有裂隙地下水。此外在向斜核器．傾斜巖層的層問(wèn)剪切帶有少量地下水。
（2）紅層地區(qū)地下水類型主要為裂隙水，其上覆第四系堆積層中則普遍分布孔隙水。紅層中泥巖裂隙多被泥質(zhì)充填，地下水水量貧乏，單井涌水量一般小于100m3／d。紅層中砂巖裂隙發(fā)育較深，充填較多，地下水量中等，單井涌水量一般100～500mm3／d．三紅層地區(qū)找水的主要層位。在紅層區(qū)往往砂巖為含水層，泥巖則為隔水層，由于地下水的作用往往使砂舌層面附近的泥巖泥化，形成軟弱結(jié)構(gòu)面，對(duì)邊坡穩(wěn)定不利。
�。�3）砂泥巖互層中的泥巖，一般由粉細(xì)砂和粘土懸浮沉積而成，成巖程度不高，一般質(zhì)地軟弱，不但單軸抗壓強(qiáng)度不高，而且干濕抗壓強(qiáng)度相差懸殊，可達(dá)幾倍至幾十倍。泥巖親水性強(qiáng)，遇水易軟化，經(jīng)強(qiáng)烈風(fēng)化和水的長(zhǎng)期作用后，巖體完整性極差，多呈碎塊狀．局部呈角礫狀和紫紅色土狀、可塑、部份完全泥化。這種泥巖的軟化系數(shù)低，小于0.5。吸水飽和度一般在80％以上，膨脹變形率較高，為8％～一15％，崩解開裂寬度可達(dá)3mm。在充水飽和后體積不變條件下，膨脹壓力可達(dá)80～135kPa。浸水后含氣率比天然狀態(tài)下可增大10％～67％，粘聚力可降三0．028～0．044MPa，內(nèi)摩擦角可降至12�！�18。，抗剪強(qiáng)度明顯降低30％～70％。
2紅層物理力學(xué)性質(zhì)
紅層地區(qū)往往形成較厚的殘坡堆積體和全一強(qiáng)風(fēng)化層，殘坡積堆積體主要由紫紅三、褐紅色粉質(zhì)粘土、含角礫(碎石)粉質(zhì)粘土，含礫土、碎石土等組成，稍濕―濕。可塑―硬塑，松散一稍密狀。全一強(qiáng)風(fēng)化砂巖、泥巖呈土狀、角礫狀和碎石狀，力學(xué)強(qiáng)度低。根據(jù)大保(大理一保山)高速公路K359～K448紅層路段56個(gè)滑坡的勘察試驗(yàn)成果，紅層區(qū)巖土層抗剪強(qiáng)度指標(biāo)見表1。從表中可以看出，紅層區(qū)殘坡積土層和全一強(qiáng)風(fēng)化巖層，抗剪強(qiáng)度較低。
3結(jié)論
高原山區(qū)紅層主要為侏羅系(J)和白堊系(K)的陸相碎屑沉積巖。主要巖性有紫紅、紫灰、褐紅色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂巖、石英砂巖等，常呈互層狀產(chǎn)出，易形成軟弱結(jié)構(gòu)面或泥化夾層。紅層巖土體力學(xué)強(qiáng)度低，易形成較厚的風(fēng)化層。
紅層的地質(zhì)特征是：具有軟硬相間、交互成層的多元層狀結(jié)構(gòu)；節(jié)理密度小而貫通長(zhǎng)度大；展布受構(gòu)造體系控制。紅層的物性特征是：粘土礦物含量高，具有較大的逆變性；具有透水性差，親水性強(qiáng)，抗水性弱的水理性質(zhì)。紅層的工程性質(zhì)是：抗壓抗剪性較差；力學(xué)強(qiáng)度主要取決于粘土礦物的含量、膠結(jié)物成份和膠結(jié)類型；泥巖具有較大的軟化性，軟化系數(shù)一般小于0．5。紅層風(fēng)化層具有顯著的層狀差異性。泥巖風(fēng)化后形成的粘土夾層、泥化夾層、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面等常是紅層滑坡的可能滑動(dòng)帶。
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