淺析紅土的研究進(jìn)展

摘 要：紅土作為一種特殊的土體，越來(lái)越引起人們的關(guān)注。文章對(duì)紅土的概念、分類(lèi)、工程地質(zhì)性質(zhì)等方面的不同觀(guān)點(diǎn)作了較為詳細(xì)的論述與總結(jié)，從而提出了目前紅土研究中存在的問(wèn)題及未來(lái)研究重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：紅土；概念；分類(lèi)；工程性質(zhì)

1 什么是紅土

許多學(xué)者曾不同程度地對(duì)紅土的定義進(jìn)行了闡述。但是始終未形成一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹⒔y(tǒng)一的文字描述，但各家的說(shuō)法大同小異，歸結(jié)起來(lái)可概括為以下幾點(diǎn)：

（1）主要形成于熱帶、亞熱帶濕潤(rùn)的氣候條件下；（2）經(jīng)歷了紅土化作用；（3）以紅色為基色；（4）形成于特定的地質(zhì)歷史條件，中更新世（Q2）由于冰期的作用，紅土廣泛分布；（5）是一大類(lèi)特殊性質(zhì)的土。

2 紅土的分類(lèi)

對(duì)于紅土的分類(lèi)，不同的學(xué)者看法不盡一致。

Martin和Doyne從粘粒硅鋁比的角度對(duì)紅土進(jìn)行分類(lèi)[1]。將硅鋁比小于1.33的歸為真紅土；1.33和2之間的叫紅土性紅土；大于2.0的稱(chēng)為非紅土性熱帶風(fēng)化土。

Jaques de Medina和D'Hore[1]等采用硅和倍半氧化物的比值來(lái)定義紅土和進(jìn)行化學(xué)分類(lèi)。結(jié)果如表1。

卞富宗[2]根據(jù)黏礦土物顆粒表面的鐵衣厚度，把生成的土分為紅土和紅土性土，并認(rèn)為紅土和紅土性土僅就巖漿巖經(jīng)熱帶風(fēng)化作用而形成的殘積、坡積土而言。

但是這幾種方法都忽略了紅土母巖、地形、氣候等不同產(chǎn)生的影響，而且硅鋁比值、硅和倍半氧化物的比值、鐵衣厚薄本身就是極不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膮?shù)[3]。

屈儒敏，梅世龍[4]根據(jù)紅土的化學(xué)成分把紅土分成三大類(lèi)：真紅土；紅土性土；非紅土性土。又依母巖、成因和工程特性進(jìn)一步分出若干亞類(lèi)。

高國(guó)瑞[5]依據(jù)工程地質(zhì)性質(zhì)把中國(guó)紅土分為三類(lèi)：灰?guī)r風(fēng)化殘積型，巖漿巖風(fēng)化殘積型，沖洪積堆積型。

這兩種方法考慮了母巖對(duì)紅土物質(zhì)成分的影響，又依研究對(duì)象劃分了若干亞類(lèi)。但是缺乏不同母巖之間紅土的對(duì)比，忽視了紅土化作用的影響。

林宗元[6]在此基礎(chǔ)上又考慮了紅土化作用最后產(chǎn)物的物理性質(zhì)及成因、成土母質(zhì)的差別，把紅土分為三大類(lèi)：I型紅粘土；II型含礫含砂粘性土；III型網(wǎng)紋紅土。但沒(méi)能反映出紅土的微觀(guān)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

符必昌[7]從紅土化成度出發(fā)，把紅土劃分成塊狀紅土、散粒紅土、紅土、超固結(jié)紅土和鋁土礦五種基本類(lèi)型。這五種類(lèi)型已具有明確的礦化成分、微觀(guān)結(jié)構(gòu)形態(tài)及相應(yīng)的工程地質(zhì)性質(zhì)的含義。但這只是質(zhì)的規(guī)定，還須隨研究程度的深入并按需要再劃分相應(yīng)的亞類(lèi)，使質(zhì)進(jìn)一步量化而趨于客觀(guān)和準(zhǔn)確。

對(duì)于紅土的分類(lèi)，不同學(xué)科有不同的觀(guān)點(diǎn)。1986年紅土工程地質(zhì)研究座談會(huì)上，眾多專(zhuān)家就紅土分類(lèi)進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)討論，并一致認(rèn)為應(yīng)堅(jiān)持工程地質(zhì)觀(guān)點(diǎn)和我國(guó)實(shí)際情況對(duì)我國(guó)紅土進(jìn)行分類(lèi)。

3 紅土的工程地質(zhì)性質(zhì)

紅土是一種十分復(fù)雜的特殊土，從工程地質(zhì)觀(guān)點(diǎn)將其列為特殊土是因?yàn)樗哂刑厥獾男再|(zhì)。工程地質(zhì)性質(zhì)是紅土研究中研究得最多的一個(gè)方面。

韋復(fù)才[8]認(rèn)為紅土工程地質(zhì)性質(zhì)中最重要的一個(gè)特征是“四高三大兩低兩小一中一弱”。即天然含水量、孔隙比、液限及抗剪強(qiáng)度較高，容重、飽和度、比表面較大，壓縮、交換容量較低，透水性、崩解性較小及中-弱脹縮性。

不同地區(qū)紅土的工程地質(zhì)性質(zhì)差別很大?？紫侗群退苄裕禾妓猁}巖和玄武巖地區(qū)分布的紅土明顯高于花崗巖、碎屑巖地區(qū)；分散度：北方紅土遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于南方紅土；膨脹性：廣西最大，云南最小，貴州介于兩者之間[9]。大多數(shù)的學(xué)者認(rèn)為，這種地區(qū)性差異，主要是成土條件不同導(dǎo)致的。

從工程地質(zhì)性質(zhì)不難看出，紅土的物理性質(zhì)差（含水量高、孔隙比大、密度低等），但是力學(xué)強(qiáng)度卻較高，這種有悖常理的屬性，是紅土中含有較多的游離氧化物，特別是游離氧化鐵造成的。游離氧化物的存在對(duì)紅土的工程地質(zhì)性狀有重要作用，從已有的研究來(lái)看，它們?cè)絹?lái)越引起人們的重視。

黃紹榮[10]指出，紅土中Fe2O3的含量比一般土高幾倍至十幾倍，而其中約70%呈游離態(tài)。

羅鴻禧[11]通過(guò)紅土去鐵及粘土加鐵對(duì)比試驗(yàn)，研究了氧化鐵對(duì)紅土含水量、孔隙比和力學(xué)強(qiáng)度等的影響，認(rèn)為游離氧化鐵的存在使紅土含水量高，孔隙比大，但力學(xué)強(qiáng)度仍然較高，即存在所謂物理指標(biāo)和力學(xué)參數(shù)相互矛盾的現(xiàn)象。

馬琳[12]通過(guò)掃描電鏡圖片從微觀(guān)的角度定性的驗(yàn)證了在其他條件一定的前提下，紅土中游離氧化鐵含量越高，土顆粒的團(tuán)聚度越高，土的強(qiáng)度也越高。

紅土主要的工程地質(zhì)問(wèn)題是具有一定的脹縮性、底部常有軟土和土洞分布、易引起地基變形和地面塌陷。

王澤麗[13]認(rèn)為紅土的脹縮性與粘粒含量有關(guān)，粘粒含量越高，脹縮性越強(qiáng)。不同母巖的紅土脹縮性有差異：碳酸鹽巖紅土脹縮性比玄武巖紅土強(qiáng)。這可能與其機(jī)械組成有關(guān)。

廖義玲[14]認(rèn)為天然狀態(tài)下，碳酸鹽巖紅土收縮明顯，膨脹不強(qiáng)，但反復(fù)脹縮之后，尤其干燥脫水固結(jié)會(huì)改變膠態(tài)連結(jié)特征，產(chǎn)生不可逆性。

周龍茂[15]認(rèn)為網(wǎng)紋紅土的工程地質(zhì)性質(zhì)優(yōu)于其它的黏性土，更適合作為構(gòu)筑物的地基資源。但長(zhǎng)期以來(lái)，習(xí)慣性地將其當(dāng)作“一般黏性土”對(duì)待，這是對(duì)優(yōu)質(zhì)地基資源的極大浪費(fèi)，同時(shí)增加了工程的基礎(chǔ)造價(jià)。

韋復(fù)才[16]以桂林某綜合教學(xué)大樓為例，認(rèn)為巖溶地區(qū)紅土通常可滿(mǎn)足承載Ⅱ類(lèi)建筑物的要求，一般不會(huì)出現(xiàn)承載力不足的問(wèn)題。

4 待解決的問(wèn)題

從目前的情況來(lái)看，紅土各方面的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，但仍有很多問(wèn)題需要研究與探討。

大多數(shù)文獻(xiàn)中均承認(rèn)了紅土化作用是紅土形成的關(guān)鍵。然而，紅土化作用的具體過(guò)程；不同地區(qū)強(qiáng)度的差異；紅土化作用發(fā)生的時(shí)期等還不是很清楚。

在紅土工程性質(zhì)的研究方面，更多的是零散的、小范圍的研究，缺乏系統(tǒng)性的對(duì)比，沒(méi)有一張全國(guó)性的不同地區(qū)的紅土分布圖，因此對(duì)紅土地區(qū)地基的勘察還不能做到分區(qū)分類(lèi)，從而導(dǎo)致在有紅土覆蓋地區(qū)的地基承載力確定中，要么保守，要么冒險(xiǎn)。

對(duì)于紅土微觀(guān)層次的研究一直停留在定性的基礎(chǔ)上，微結(jié)構(gòu)量化這一方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。此外，盡管對(duì)紅土中的游離氧化物已經(jīng)做了大量的研究，但是由于受試驗(yàn)方法和儀器設(shè)備的限制，仍有很多問(wèn)題存在疑問(wèn)。

參考文獻(xiàn)

[1]S.M alomo.“紅土”一詞在工程地質(zhì)領(lǐng)域中的用法[A].國(guó)外工程地質(zhì)研究[C].鄭秉仁，屈儒敏譯.北京：地質(zhì)出版社，1986.

[2]Portugues Studies on Engineering Properties of Lateritic Soils. proc. of the Specialty Session[J].7 7th IC-SMFE，vo1.2，1969.

[3]趙其國(guó).我國(guó)紅壤現(xiàn)代成土過(guò)程和發(fā)育年齡的初步研究[J].第四紀(jì)研究，1992（4）.

[4]屈儒敏，梅世龍.紅土與紅黏土[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，1987，3（7）：13-17.

[5]高國(guó)端.中國(guó)紅土的微結(jié)構(gòu)和工程性質(zhì)[J].巖土工程學(xué)報(bào)，1985，7（5）：10-21.

[6]林宗元.試論紅土的工程分類(lèi)[J].巖土工程學(xué)報(bào)，1989，11（1）：85-96.

[7]符必昌.紅土化作用及紅土的工程地質(zhì)分類(lèi)[J].云南地質(zhì)，1997，16（2）：197-206.

[8]韋復(fù)才.桂林紅土的工程地質(zhì)性質(zhì)及其主要工程地質(zhì)問(wèn)題[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（地球科學(xué)版），2005，35（6）：775-781.

[9]韋復(fù)才，唐健生.我國(guó)紅土工程地質(zhì)研究進(jìn)展及今后主要研究方向[J].礦產(chǎn)與地質(zhì)，2005（19）：568-572.

[10]紅土問(wèn)題——紅土工程地質(zhì)研究座談會(huì)述評(píng)[J].水文地質(zhì)工程，1986，4（6）：9-11.

[11]羅鴻禧.游離氧化鐵對(duì)紅色粘土工程性質(zhì)的影響[J].巖土力學(xué)，1987，8（2）：29-36.

[12]馬琳.紅土中游離氧化鐵作用的試驗(yàn)研究[J].哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，2（1）：53-57.

[13]王澤麗，蘇懷.滇東喀斯特高原紅土干濕脹縮特性[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（7）：190-192.

[14]廖義玲.從巖溶作用認(rèn)識(shí)碳酸鹽巖紅土的脹縮性[J].中國(guó)巖溶，2000，19（4）：342-346.

[15]周龍茂.江西網(wǎng)紋紅土工程地質(zhì)研究現(xiàn)狀及展望[J].勘查與測(cè)量，2008，26（6）：781-783.

[16]韋復(fù)才.巖溶地下徑流帶紅土地基的勘查評(píng)價(jià)[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2006，5（1）：38-41.

作者簡(jiǎn)介：王晗（1990-），女，山東新泰人，山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，碩士研究生，主要從事水工環(huán)地質(zhì)的研究工作。

*通訊作者：高宗軍（1964-），男，山東泰安人，山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，博士（后），教授，博士生導(dǎo)師，主要從事水工環(huán)地質(zhì)的研究工作。