摘要：主要研究紅層的地質特征、工程性質、水理性質和水文等特殊物性特征。
關鍵詞：紅層;工程地質；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)，紅層邊坡工程地質問題尤為突出。云南元磨和大保高速公路一半以上的路段都在紅層區(qū)，頻繁的地質災害影響建設工期，投資增大，邊坡工程地質問題成為公路建設中的一大難題。引起了工程地質專家和研究者們的高度重視。根據地質勘察部門勘察和治理的工程項目，對紅層地區(qū)特殊的工程地質特征作簡要分析，供在紅層地區(qū)進行工作時參考。
1紅層的主要特征
1.1.紅層的地質特征
紅層主要巖性有紫紅、紫灰、褐紅色泥巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、砂巖、石英砂巖等碎屑沉積巖。紅層形成于燕山運動與喜馬拉雅運動之間，其展布受燕山構造運動控制，形成了內陸河、湖相、軟硬相間、交互成層的多元結構地層；而喜馬拉雅運動則是紅層變形的依據，主要表現為紅層的掀斜、塊段以及舒緩褶曲等特征。構造節(jié)理密度小而貫通長度大。
高原山區(qū)新構造運動的特點是地殼不均勻掀升和深大斷裂繼承性活動，紅層區(qū)多抬升為山系，為高原的組成部分。第四紀以來，隨著地殼不斷抬升，流水強烈切割，多沿構造線形成北西向主干河流。同時，由于地殼運動的間歇性和不均勻性，又形成與主干河流垂直和斜交的網狀水系，將紅層切割得支離破碎，切割深度多大于500m，顯現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性質的依據。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，粘土礦物含量相應升高。粘土礦物的含量決定了巖石的力學性質。粘土礦物含量越高，巖體越軟，親水性越強，抗風化能力越弱。粘土礦物含量越低，巖體越堅硬，強度越高，抗風化能力越強。此外，粘土礦物具有其他礦物無法比擬的親水性，這就決定了紅層地區(qū)地質災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
紅層是工程性質較差的巖層。其抗壓性主要取決于巖石顆粒的粗細和顆粒成分，巖石的膠結物成分和膠結類型。砂巖的抗壓性還會隨容重的增大而增強，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。對于粘土礦物含量大于25％的泥質粉砂巖和泥巖來說，其剪切破壞具有塑性破壞的特點，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程。對于軟弱夾層中的層問剪切泥化帶來說，其抗剪強度實際上只相當于殘余強度。認識這一點，對于判別紅層地區(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物成分和膠結類型。
1.3.紅層的水理性質
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，固結陳比較差，使紅層巖石表現出較大的親水性。同時，粘土礦物吸水后膨脹和軟化，削弱了巖石結構的物化連接，甚至出現浸水后不久即發(fā)生崩解現象。因此，紅層的水理性質又是很弱的。總之，紅層的水理毫可歸納為透水性差，親水性強，抗水性弱。
�。�1）紅層是一套相對不透水和弱透水層，其水文地質條件隨構造作用的強烈程度而異。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，形成軟弱結構面，對邊坡穩(wěn)定不利。
（3）砂泥巖互層中的泥巖，一般由粉細砂和粘土懸浮沉積而成，成巖程度不高，一般質地軟弱，不但單軸抗壓強度不高，而且干濕抗壓強度相差懸殊，可達幾倍至幾十倍。泥巖親水性強，遇水易軟化，經強烈風化和水的長期作用后，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3mm。在充水飽和后體積不變條件下，膨脹壓力可達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，內摩擦角可降至12�！�18。，抗剪強度明顯降低30％～70％。
2紅層物理力學性質
紅層地區(qū)往往形成較厚的殘坡堆積體和全一強風化層，殘坡積堆積體主要由紫紅三、褐紅色粉質粘土、含角礫(碎石)粉質粘土，含礫土、碎石土等組成，稍濕―濕。可塑―硬塑，松散一稍密狀。全一強風化砂巖、泥巖呈土狀、角礫狀和碎石狀，力學強度低。根據大保(大理一保山)高速公路K359～K448紅層路段56個滑坡的勘察試驗成果，紅層區(qū)巖土層抗剪強度指標見表1。從表中可以看出，紅層區(qū)殘坡積土層和全一強風化巖層，抗剪強度較低。
3結論
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、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、砂巖、石英砂巖等，常呈互層狀產出，易形成軟弱結構面或泥化夾層。紅層巖土體力學強度低，易形成較厚的風化層。
紅層的地質特征是：具有軟硬相間、交互成層的多元層狀結構；節(jié)理密度小而貫通長度大；展布受構造體系控制。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，抗水性弱的水理性質。紅層的工程性質是：抗壓抗剪性較差；力學強度主要取決于粘土礦物的含量、膠結物成份和膠結類型；泥巖具有較大的軟化性，軟化系數一般小于0．5。紅層風化層具有顯著的層狀差異性。泥巖風化后形成的粘土夾層、泥化夾層、構造結構面等常是紅層滑坡的可能滑動帶。
參考文獻：
[1]南京地質古生物研究所等．云南中生代紅層．科學出版社，1975．
[2]徐瑞春紅層與大壩北京：中國地質大學出版社，2003．
[3]程強，寇小兵，黃紹檳，周永江．中國紅層的分布與地質環(huán)境特征工程地質學報，2004，12(1)．
[4] 黃向京,王維. 紅層軟巖土石混合填料體的現場水平推剪試驗研究[J]. 公路工程, 2008, (05) .
