地质灾害与环境保护
JOURNAL OF GEOLOGICAL HAZARDS AND ENVIRONMENT PRESERVATION
1999年 第10卷 第2期 VOL.10 No.2 1999



成都粘土的工程地质特性及其评价
罗筱青
　　摘　要　阐述成都粘土的化学成分、物理力学性质，研究成都粘土不同层位的工程地质特征，总结 成都地区粘土地基中常见的工程地质病害，并提出工程处理措施的建议。
　　关键词　成都粘土　工程地质特征　评价　处理措施
　　中图号　TU443
THE GEO-ENGINEERING PROPERTIES AND EVALUATION OF CHENGDU CLAY
Luo Xiaoqing
(The Second Survey and Design Institute of Railway Ministry,Che ngdu　610031)
　　Abstract　The paper deals with the chemical composition an d physico-mechanical properties of Chengdu clay.Based on the situation in site a n d the characteristics of Chengdu clay,the common geo-engineering disasters are s ummarised and the treating measurement are put.
　　Key Words　Chengdu clay 　Geo-engineering properties 　Eva luation 　　Treatment method.
　　成都粘土广泛分布于成都断陷盆地东侧台地上，呈“地毯式”披覆于不同的地貌单元上，总面积达数千平方公里。成都粘土裂隙发育，具有很强的亲水性，遇水膨胀，易塑易滑，失水干裂收缩，给工程建筑造成病害。本文试图对成都粘土的工程地质特性进行研究、探讨，为采取合理的工程处理措施和施工方法提供依据。
1　成都粘土的地质特征
　　(1) 宏观地质特征：　成都粘土在平面上大面积分布于成都市东郊至龙泉山麓，沉积厚度不等，但在垂直剖面上没有明显的沉积间断。一般厚2～7m，最厚可达20m左右。
　　成都粘土由一套红黄色粘土组成，根据土层颜色、裂隙发育程度、包含物的差异，自上而下大致分为三层：
　　① 上层灰黄色、褐黄色粘土，粒度较粗，结构较疏松，质较纯，强塑性，含较多的有机质。网状风化裂隙发育，裂面光滑，常夹有灰白色粘土薄膜及条带。含较多铁、锰质豆石(＜3mm)及钙质结核(=5～20mm)。稍湿-潮湿，坚硬-可塑状态，厚
0.5～3m。
　　② 中部黄色、红黄色粘土，结构致密，局部具花斑状结构，土质均一，强塑性，微含砂粒。 裂隙发育，间距小于0.5m，延伸较长，隙壁有灰白色粘土，粘土细腻，滑感很强，裂面有擦痕，具蜡状光泽。层内含少量钙质结核(=5～15mm)。
　　③ 下部棕黄色、黄红色、灰白色粘土，团块状灰白色粘土增多，与黄红色粘土构成花斑状结构。裂隙极发育，裂面延伸较长，隙间常夹有灰白色粘土条带，裂面光滑，可见擦痕，蜡状光泽，有滑感。该层含较多钙质结核，厚1～3m。
　　(2) 成都粘土的物质组成：　成都粘土的矿物成分主要为伊利石(水云母)，次为蒙脱石；此外，还有少量高岭石、绿泥石 和石英。在不同层位、不同颜色的粘土中，各种粘土矿物的相对含量有一定的差异。其中，灰白色粘土中蒙脱石含量较高。
　　成都粘土的化学成分中SiO2占绝大多数，主要由SiO2，Al2O3，Fe2O3组成。其含量分别为：SiO2=63.6%～69.2%；Al2O3=13.4%～15.9%；Fe2O3=6.2%～9.2%。三者总含量达85%以上。
　　成都粘土的pH值为7.3～7.9，呈弱碱性，有利于生成伊利石、蒙脱石等粘土矿物。
　　(3) 成都粘土的粒度成分：　成都粘土中，砂粒占2%～6%，粉粒占24.5%～34.5%，粘粒占60.8%～73.0%。
2　成都粘土的工程地质特征
　　(1) 成都粘土的物理力学性质：　成都粘土的物理力学性质指标见表1。
　　　表1　成都粘土的物理力学性质指标
　　　Table 1　Physico-mechanics index of Chengdu clay

天然密度 ρ (kN/m3)18.70～20.70内 聚 力 C (kPa)32.40～97.6 0
比　重 G2.71～2.79内摩擦角 φ (°)7～30
天然孔隙比 e0.61～0.79压缩系数a1-2 (MPa-1 )0.10～0.28
天然含水率 W (%)20.20～37.90压缩模量 Es (MPa)9.00～ 27.00 
液　限 WL (%)38.20～54.80自由膨胀率 Fs (%)40.75～ 72.00
塑　限 WP (%)18.10～25.30膨胀力 Pp (kPa)29.28～11 1.02
液性指数 IL 0.05～0.35收缩系数 Csh 0.27～0.50
塑性指数 IP18.60～33.40缩限Ws (%)9.30～15.40[ BG)F 
　



　(2) 成都粘土的一般工程地质特性：　从表1可看出，成都粘土塑性指数为18～33，天 然密度较大，为18.7～20.7kN/m3，天然孔隙比较小，为0.61～0.79，密实度较高，力学性能较好；压缩模量为9.00～27.00MPa，压缩系数为0.10～0.28MPa-1，属中等压缩性地基土。
　　根据对40余组成都粘土原状试样物理力学指标值分析得知：成都粘土有随天然含水率的增高，天然密度降低，孔隙比增大的规律。在天然含水率状态下原状试样的抗剪强度指标，远大于饱水状态下土的抗剪强度指标，重塑土样的抗剪强度指标高于原状试样的抗剪强度指标(说明裂隙对粘土强度的控制)，而且重塑土样的抗剪强度随含水率的提高而降低。
　　成都粘土一般不含水，也不透水。局部裂隙发育地段，地表水和大气降水易于下渗补给，故微含水，渗透系数K=0.002～0.011m/d，属微透水。
　　(3) 成都粘土的胀缩性：　从表1中的自由膨胀率可以看出，成都粘土具有弱-中等膨胀潜势。
　　根据气象资料和室内土工试验结果，按《膨胀土地区建筑规范GBJ 112-87》有关公式计算得出：成都地区温度系数w =0.89，大气影响急剧深度为1.3～1.4m，大气影响深度3.05m。由坚硬-硬塑状态的成都粘土组成的地基土，一般胀缩变形量S =35～70 mm，属Ⅱ级胀缩性地基土，局部地段胀缩变形量S ＜35mm，属于I级胀缩性地基土。
3　成都粘土的主要地质病害及工程地质评价
　　成都粘土地区滑坡极为发育，且路堤边坡外鼓、路肩坍滑、雨季路面翻浆冒泥等塑性变形更为常见；成都粘土作为建筑物基底填料，则常见墙体开裂等变形现象。
　　成都粘土的颗粒级配、矿物成分及化学成分都表明，成都粘土颗粒细，亲水性强，膨胀性显著，一般为Ⅱ级胀缩性地基土；成都粘土裂隙发育，沿裂隙分布有亲水性很强的蒙脱石粘土，加之地下水沿裂隙渗流，为蒙脱石膨胀提供了丰富的水源。粘土体积膨胀，强度明显降低，变形量增大，易塑易滑性增强，所以成都粘土地区极易产生上述易塑、易滑等地质病害。
　　成都粘土的矿物组成、结构构造，及其下伏地层的岩性，是决定成都粘土易塑易滑特性的内在依据；而人为工程活动及气候、地貌等因素，则是产生变形破坏的外部条件。
4　结论与建议
　　成都粘土不仅具有吸水膨胀、易塑易滑、失水干裂收缩等特征，而且具有导水裂隙。在成都粘土分布地区进行工程建设时，宜采取“先治坡，后治基”的原则。据此，在进行工程建设时，建议采取以下工程处理措施：
　　(1) 在成都粘土分布地区进行工程建设时，一定要做好排水设施及坡体支挡；对易滑地段，应采取换土回填，或强夯处理，以改造裂隙粘土的软弱结构面，或采取“树根桩”、防腐木桩等方法，以增强土体抗剪强度，提高坡体稳定性；宜少填少挖。
　　(2) 对地基整治方面，在地基承载力能满足要求的情况下，应尽量增大基底压力；基础埋 置深度宜大于大气影响急剧深度(1.5m)，或基底回填一定厚度的砂卵石垫层作为缓冲层，并采取防渗保湿措施；在建筑物体型、荷载变化处，或填挖交界处，应预留沉降缝；同时实施加强基础的整体性和结构刚度。基坑开挖后应尽快砌筑浇灌，缩短基坑暴露时间，更不能使基坑被水浸泡；对一时不能及时灌注的地段，应预留足够的保护层。
　　(3) 在必须用成都粘土作为基底填料时，应对土料先作处理，如在粘土中掺入一定比例的石灰、水泥、砂石等，以减少建筑物病害的发生。
作者简介：罗筱青，女，34岁，工程师。1983年毕业于成都地质学院水 文系工程地质专业，获学士学位。参加过10余项国家、部、省级重点工程项目的地质勘设工作。对成都粘土的膨胀性能及其工程处理措施有所了解。
作者单位：铁道部第二勘测设计院，成都　610031
(收稿日期：1999－03－19)
