工程地质学报  2018, Vol. 26 Issue (6): 1424-1432   (4355 KB)    
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  • 收稿日期:2017-09-06
  • 收到修改稿日期:2017-12-05
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    张先伟
    孔令伟
    李宏程
    翟路平
    王占高
    刘新宇

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    张先伟, 孔令伟, 李宏程, 等. 2018. 津巴布韦泥岩残积土的工程地质特性及其微观机制[J]. 工程地质学报, 26(6): 1424-1432. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2017-429.
    ZHANG Xianwei, KONG Lingwei, LI Hongcheng, et al. 2018. Engineering geological properties and micro-mechanism of residual soils derived from mudstone in harare, zimbabwe[J]. Journal of Engineering Geology, 26(6): 1424-1432. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2017-429.

    津巴布韦泥岩残积土的工程地质特性及其微观机制
    张先伟, 孔令伟, 李宏程, 翟路平, 王占高, 刘新宇①③    
    ① 中国科学院武汉岩土力学研究所, 岩土力学与工程国家重点实验室 武汉 430071;
    ② 信息产业部电子综合勘察研究院 西安 710054;
    ③ 中国科学院大学 北京 100049
    摘要:津巴布韦泥岩残积土是一种性质特殊的风化土,系统地评价这类问题土的工程地质特性对于推动我国海外的工程建设具有重要指导意义。通过室内物理与力学试验,评价泥岩残积土的工程特性,并通过矿物组成、化学成分和微观结构论述其特殊性质的机理。结果表明,该土可定义为坚硬的非饱和黏性土,具有较弱膨胀性和较差的压实性;天然状态下,由于含有母岩残留的结构强度,表现出偏高的强度特征,但泡水后土的黏聚力明显减低,干湿循环作用也会导致内摩擦角的降低,但浸水过程不会出现明显的湿陷沉降;强烈的水敏性也导致该土浸水后产生强烈的泥化崩解,因此,雨季施工中应重点关注降雨引发的工程灾害。研究还表明,津巴布韦泥岩残积土的工程特性受控于土的物化成分与结构特性,该土的黏土矿物主要是伊利石-高岭石型,微观结构主要是含有高定向性的高岭石团与大裂隙的团粒结构,团粒间的铁质胶结是导致土的较高强度的根本原因。
    关键词泥岩残积土    工程地质特性    胶结特性    强度    微观结构    
    ENGINEERING GEOLOGICAL PROPERTIES AND MICRO-MECHANISM OF RESIDUAL SOILS DERIVED FROM MUDSTONE IN HARARE, ZIMBABWE
    ZHANG Xianwei, KONG Lingwei, LI Hongcheng, ZHAI Luping, WANG Zhangao, LIU Xinyu①③    
    ① State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071;
    ② Research Institute of Electronic Comprehensive Survey of the Ministry of Information Industry, Xi'an 710054;
    ③ University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049
    Abstract: From a geotechnical perspective, residual soil derived from the mudstone in Zimbabwe is often viewed as a regional problematic soil, indicating that their behavior can deviate from traditional rules of soil behavior. Thus it appears especially important to accurately assess its engineering characteristics, which can provide theoretical guidance to engineering investigation and construction. In this study, a laboratory study is conducted to investigate the physical and mechanical properties of the soils, and then the special characteristics in mechanics are explained from the aspects of mineral composition, chemical components, and microstructures. The results show that this residual soil is termed hard clayey soil with low expansibility and compaction. For undisturbed soil, it is unsaturated and possessed the high strength because of structural strength inherited from parent rock. The soil shows an aggregate structure which contains a highly orientated kaolin aggregation and many fissures according to the result of SEM. In addition, the ferrous cementing effect can result in a high strength between the aggregations, which is monitored. Because of strong water sensitivity and disintegration, the cohesion can be remarkably reduced after soaking and the internal friction angle can also be reduced under wetting and drying cycle. The high collapsible deformation is not founded. Therefore, geotechnical engineers should pay close attention to engineering disasters due to meteoric water.
    Key words: Residual soil derived from mudstone    Engineering geological properties    Cementation properties    Strength    Microstructure    

    0 引言

    随着我国“丝绸之路经济带”以及“一带一路”等国家战略的实施,中国的工程建设已经拓展到境外多个国家。岩土工程领域在服务国家重大战略的同时也提出了新任务与新要求,随着工程建筑规模及复杂性的增大和人们对工程灾害预报的迫切需求,一些区域性特殊岩土给勘察与设计工作带来了相当大的难度。如我国对津巴布韦援建的某重大工程,其地基土层为深厚的泥岩残积土。该区属旱雨季交替明显的热带草原气候,这为泥岩的快速风化与红土化提供了条件,形成的残积土在非饱和状态下有较高的强度与自稳性,然而,一旦雨水浸入,强度迅速降低,严重时产生崩解现象,块状土体变为碎屑的流泥,土的基本性质与一般流水沉积的黏性土有明显差别,也与我国南方分布的花岗岩残积土(尹松等,2016a)和玄武岩残积土(张先伟等,2016b; Zhang et al., 2017)性质存在明显区别。

    传统的土力学理论与本构模型多是针对砂土与黏性土发展而来(沈珠江,1996),但事实上,风化形成残积土性质与沉积相土有较大差异(Huat et al., 2004, 2012; Blight et al., 2012),表现在残积土不同程度地残留母岩的结构特征,具有易扰动性,常规的取样方法无法获得较优的原状样;受风化不均匀影响,具有明显空间变异性,导致物理力学性质指标离散明显;残积土的性质不受应力历史影响,而与风化过程与风化程度密切相关,因此,一些由砂土与黏性土得到的规律与经验公式不能简单用以评价残积土的工程特性。另一方面,残积土的成土过程与当地的气候变化、地质环境、水文地质条件等多种因素有关,这也造成即使母岩相同,不同地区、不同环境影响的残积土性质差异明显(Fookes,1997)。最突出的一个特点是国外很多热带地区的残积土多属非饱和或部分饱和状态(Ng et al., 2003; Futal et al., 2005),而在我国残积土分布富集区的华南与海南地区,由于地下水水床偏高,除了山体与山麓岩石风化形成的残积土外,残积土层多位于地下水位以下,属饱和状态(尹松等,2016a),这也导致我国与国外对于残积土的工程建设成功经验无法通用。由此看来,风化形成的土体普遍具有一定的区域性工程地质特征,勘察工作中宜按问题土或特殊土类对待,对于一些特殊母岩形成的残积土研究尚处初步阶段,缺乏对特殊力学行为机理的认知,造成对某些境外残积土的勘察、设计几乎无章可循。

    因此,针对津巴布韦地区广泛分布的泥岩残积土,结合土质学与土力学的研究方法,系统调查该类土的工程特性,从物理、化学与矿物组成,以及微结构特征阐述其本质,为指导我国境外工程勘查与设计提供一定理论支持与科学指导。

    1 试验场地的地质特征

    试样取自津巴布韦首都哈拉雷西北约20 km的祈祷山东侧半山腰的平坦地带,场地地貌属低山丘陵地貌。根据29个钻孔资料显示,地表以下分布厚0.5 m至3.0 m的第四系坡积土(Q4dl),该层土以碎石土为主,局部夹风化的泥岩孤石,地表常见山顶滚落的流纹状层理结构的中-强风化块状泥岩;下部为泥岩残积土(Q4el),最大钻孔深度33.0 m未揭露底层,颜色由上至下逐渐由红色、红褐色至灰白色过渡,土层中常见铁质胶结层和钙质姜石,局部地区出现黑色风化的泥岩孤石。根据当地区域地质调查资料,该残积土层属于泥岩风化形成的MT Hampden残积土层,旱季地下水稳定水位在地面下40 m。

    2 取样与室内试验

    取样时间为2016年11月(雨季)。由于该土土质含有铁质结块且十分松散,常规的机械钻孔取土必然会导致试样扰动。很多经验表明,人工挖取残积土土块可以获得扰动较小的研究试样。为此,本文采用人工挖取原状土块,取样深度为4.5 m至6.0 m。

    土的基本物理力学试验参考土工试验方法标准(中华人民共和国行业标准编写组,1999)。由于泥岩残积土的力学行为对水十分敏感,在常规试验上特别加入了浸(泡)水对其强度与变形特性指标的影响。其中,强度指标测试包括无侧限抗压强度试验、三轴固结不排水剪切(CU)试验、慢速直剪和快速直剪试验,同时采用微型贯入仪测试贯入强度qt用以反映强度特性,测试对象为天然含水率的原状样和抽真空饱和后的饱和样,同时为了评价当地炎热多雨气候对土的强度的影响,对多次干湿循环后的试样也进行了CU试验;变形特性指标通过湿陷试验测试,由于目前没有专门针对残积土的湿陷试验方法,试验借鉴了黄土“双线法”湿陷试验方法(中华人民共和国行业标准编写组,2004)和湿陷系数δs的评价方法。

    $ {\delta _s} = \frac{{{h_p} - h_p^\prime }}{{{h_0}}} $ (1)

    式中,hphp为一定压力下,保持天然含水率和浸水饱和后试样下沉稳定后的高度;h0为试样初始高度。另外,采用自制的土壤崩解仪研究残积土浸水的崩解现象,测试方法详见张先伟等(2016a)

    用DUK-2B高密度电法仪测试土的电阻率;用Toledo公司生产的FG2-FiveGo型pH计测试土的pH值;用X射线衍射技术测试土中矿物组成;用FEI公司生产的Quanta 250型扫描电子显微镜(SEM)对土的微观结构测试,同步利用能谱(EDS)分析,EDS测试时设定加速电压20 Kv。SEM样品采用真空冷冻升华干燥法制备,以防止干燥制样时收缩导致的扰动影响(Zhang et al., 2016)。通过上述分析,通过泥岩残积土的物化组成和结构特性分析其工程特性。

    3 泥岩残积土的工程特性
    3.1 泥岩残积土的物理特性

    表 1列出津巴布韦泥岩残积土的物理力学性质指标。由于该土含有大量铁的成分,土的比重大于一般黏性土,天然密度平均值为1.87 g · cm-3,最大可达1.92 g · cm-3;地下水水位(40 m)较低,即使在雨季,试样含水率都低于20%,饱和度一般在70%左右,属非饱和状态。根据图 1可以发现,泥岩残积土的3组试验结果位于A线以上,基本可以将其定为黏性土,同时液性指数小于0,定义状态为坚硬。

    表 1 泥岩残积土的物理力学性质指标平均值 Table 1 Average index of physical and mechanical properties of residual soils derived from mudstone

    图 1 泥岩残积土的塑性图分布 Fig. 1 Plasticity chart of mudstone residual soil

    由于热带风化形成的残积土颗粒多带有胶结成分,采用密度计法测试颗粒成分时采用加分散剂(4%的六偏磷酸钠溶液)与不加分散剂两种方式,分析胶结对颗粒团聚作用的影响。从图 2可以看出,加入分散剂后当颗粒直径d < 0.02 mm的颗粒含量明显增加,说明该类残积土存在胶结联结的“假粉粒”现象。虽然该土存在一定的颗粒团聚体,但浸水后的膨胀潜势并不强烈,测得自由膨胀率δef为35.5%,在50 kPa有荷条件下的膨胀率接近于0。

    图 2 泥岩残积土的颗粒分布曲线 Fig. 2 Grain-size distribution curves of mudstone residual soil

    虽然风化作用形成的泥岩残积土已经没有母岩的层理构造,但仍保留母岩的一些特征,主要是水平方向的裂隙发育,这也导致水平方向的渗透系数明显高于竖直方向。从表 1中可知该土的物理特性表明该土宜归为黏性土,但由于裂隙较多,渗透系数明显高于黏性土。另外,根据重型击实试验结果(图 3)可得到该土的最优含水率wopt为24.5%,最大干密度ρdmax为1.6 g · cm-3,同时发现该土的wopt较高,接近于塑限值,这与以细粒为主的玄武岩残积土规律较为接近(Zhang et al., 2017),但不同于含有较多粗粒的花岗岩残积土(尹松等,2016b)。王清等(2014)对这一现象解释为土的黏粒含量越高,含有的游离氧化铁越多,土的击实效果越差,击实试验得到的最优含水率越大。由此看来,津巴布韦泥岩残积土的击实性能相对较差,这主要与土的物化成分有关。

    图 3 泥岩残积土的干密度与含水率关系曲线 Fig. 3 Curves of dry density and water content of mudstone residual soils

    3.2 泥岩残积土的强度特性

    图 4~ 图 7为不同试验得到泥岩残积土的强度特性规律。津巴布韦泥岩在长期的风化淋滤、母岩矿物风化蚀变以及红土化的综合作用下,形成的残积土仍保留一定的母岩结构性,虽然这与天然沉积相黏土的结构形成机理不同,但在结构性对力学行为的影响规律基本一致,表现为无侧限抗压试验(图 4)与小围压作用的CU试验结果(图 5a),在轴向应变ε < 3.0%时,应力-应变关系曲线出现峰值,表现出应力软化特征,剪切过程中试样也出现明显剪切带破坏;随着固结压力增大,土的原始结构逐渐损伤,应力-应变曲线的峰值现象逐渐减弱,其特征逐渐趋于硬化型(图 5a)。

    图 4 残积土的无侧限抗压强度 Fig. 4 Unconfined compression strength of residual soils

    图 5 三轴固结不排水剪切应力-应变关系曲线 Fig. 5 Stress-strain curves based on CU test a.原状土,天然含水率;b.原状土,泡水

    图 6 快速与慢速直剪试验结果 Fig. 6 Results of quick and slow direct shear test

    图 7 不同含水率下残积土的贯入阻力 Fig. 7 Penetration resistance of residual soils with different water content

    天然状态下津巴布韦泥岩残积土表现出较高的强度特征(表 2),无侧限抗压强度达到118 kPa,不排水强度指标ccu=43 kPa,φcu=26°;慢速与快速直剪强度指标cφ分别是30 kPa,21.6°与26.5 kPa,20.8°。进一步分析可知,虽然该残积土从土性分类归为黏性土,但不同试验得到的内摩擦角φ都超过20°,这种相对较高内摩擦角是热带残积土普遍存在一种特征,这可能是母岩残留的颗粒较差的定向排列特征导致。通过表 2比较原状样与泡水后的试验的强度指标发现,随着饱和度的增大,即泡水会导致津巴布韦泥岩残积土强度明显降低,这从无侧限抗压强度试验结果(图 4)、CU试验结果(图 5)和直剪试验结果(图 6)都可以看到,表现在相对于天然原状样,饱和样的无侧限抗压强度减小至30 kPa左右,降低了近70%;CU试验的应力-应变关系曲线整体呈应力硬化型,试样破坏形态由原状土的剪切带破坏变为压缩型破坏;饱水试样的直剪破坏强度也明显降低;饱水也会导致这类土的电阻率(表 1)与贯入阻力的降低(图 7)。另一方面,对比泡水前后的强度指标可知,水对强度的降低主要体现在黏聚力的减小,内摩擦角变化相对不大,这反映出水对残积土强度的影响主要反映在对胶结效应的破坏;但干湿循环两次后,试样性质整体似流泥,c值降低至7.1 kPa,φ值也降低至2.6°。不同单独的饱水作用,干湿循环作用除了会导致黏聚力降低,也会导致内摩擦角减小,这可能是反复的干燥与饱和过程导致土颗粒重排,提高了颗粒的定向程度,同时,干湿循环过程产生的土体裂缝也会导致这一结果。

    表 2 不同试验得到的强度参数 Table 2 Strength parameters of residual soils from different test methods

    3.3 泥岩残积土的变形特性

    图 8所示的一维压缩试验结果可以看到不同固结压力下土的变形规律,与天然沉积土的变形特征类似,津巴布韦泥岩残积土压缩曲线表现出结构特性,压力与孔隙比关系曲线出现明显弯点。根据Casagrande法求得该土的先期固结压力约为240 kPa,超固结比为2.4。然而,根据现场调查,取土深度4.5~5.0 m的土体的上覆压力不可能超过100 kPa,且土层没有风化剥蚀与人工挖土卸荷历史,津巴布韦泥岩残积土表现出的先期固结压力大于上覆压力和超固结比大于1的现象并不是应力历史引起,而是母岩风化残留的结构强度引起,是一种“似超固结”现象,这与天然的超固结土机理有本质不同。

    图 8 残积土的一维压缩试验结果 Fig. 8 Results of oedometric tests of mudstone residual soils

    另外,比较泡水与未泡水的泥岩残积土的压缩曲线及变形参数可知,天然状态下,该土具有中等压缩性。虽然水的浸入会导致津巴布韦泥岩残积土的强度明显降低,但对该土变形特性影响并不是特别显著,如泡水后试样的压缩系数从0.22 MPa变为0.26 MPa;除了图 8中曲线弯点附近,泡水与未泡水的试样压缩曲线基本重合,未出现因泡水导致的压缩曲线明显变化。从4组试样在不同压力下的湿陷系数也可以看出(图 9),虽然湿陷系数随着压力呈增大趋势,但在0~200 kPa的压力范围(涵盖土体实际上覆压力),湿陷系数都未超过0.015,如果参考黄土湿陷程度的评价标准(中华人民共和国行业标准编写组,2004),津巴布韦泥岩残积土为非湿陷性土,这与我国雷州半岛发现的玄武岩残积土表现出的强湿陷性有所差异(Zhang et al., 2017)。

    图 9 不同固结压力下的湿陷系数 Fig. 9 Collapse coefficient of residual soils with consolidation pressures

    3.4 泥岩残积土的崩解特性

    崩解性是热带地区残积土的典型特性,也是导致残积土工程灾害的重要因素之一。图 10图 11是津巴布韦泥岩残积土的崩解历时曲线与试验照片,由于基坑开挖会导致松散的残积土扰动,为了评价扰动对其崩解性影响,也对重塑土进行了崩解试验。原状与重塑的泥岩残积土浸水后都发生剧烈的崩解现象,表现为浸水后裂隙处有大量的气泡产生,数分钟内由外向内崩解物出现碎块崩裂与塌落,崩解物手搓后成泥状,崩解物周围水质变浑浊。不同的是,原状土的崩解过程历时相对较短,一般在两分钟内完成崩解,而重塑土的崩解时间为10~15 min。将图 10a的稳定崩解阶段的崩解速率提取汇于图 10b,也可以看到,重塑土基本以匀速崩解为主,崩解速率明显低于原状土。这种扰动后土体崩解程度与速率反而降低的现象与我国玄武岩残积土的崩解规律正好相反。究其原因,津巴布韦泥岩残积土属于相对较低的饱和度,即存在相对较高的吸水能力,且由于经历复杂的风化作用,形成的颗粒排列特征和中微裂隙发育会促进水的浸入,这些因素导致津巴布韦泥岩残积土具有更加强烈的崩解性;而重塑过程虽然会破坏土的胶结强度,但同时也导致结构重排,孔隙的均匀分布也会减弱裂隙效果,降低扰动土的崩解性。从图 10a中可以看到,在崩解初期,原状土丰富的裂隙会加速崩解,导致崩解率为负值,即水驱除土中空气导致土体膨胀,并在大裂隙分布区有大土块掉落,如图 11a所示,这也导致图 10b所示的原状土崩解速率与时间关系曲线呈锯齿状,反映出不同与重塑土的变速率崩解特征。

    图 10 原状与重塑泥岩残积土的崩解曲线 Fig. 10 Disintegrating curves of disturbed and undisturbed mudstone residual soil a.崩解率随时间变化关系;b.崩解速率随时间变化关系

    图 11 原状与重塑的泥岩残积土的崩解过程 Fig. 11 Disintegrating process of disturbed and undisturbed mudstone residual soil a.原状土;b.重塑土

    3.5 泥岩残积土的矿物成分

    现场土层剖面与研究土样,都出现无规律分布的红色与灰白色土夹杂的现象(图 12),为了调查不同颜色土的矿物成分,对全土、红色土和灰白色土分别取土进行Ⅹ衍射矿物分析,结果见图 13表 3。津巴布韦泥岩残积土的黏土矿物主要以伊利石和高岭石为主,原生矿物为石英,土中还有少量的赤铁矿。泥岩残积土的矿物类型可以归为伊利石型、伊利石-高岭石型、伊利石-绿泥石型,本文研究土的矿物类型应属于伊利石-高岭石型,土中并无蒙脱石成分,这与该土为弱膨胀土的结论吻合,也说明该土具有较强崩解性并不是膨胀性矿物引起,应该从结构特性加以分析。另一方面,红色与灰白色土的矿物组成并无差别,不同的是矿物含量上,红色土含有更多的赤铁矿,这也反映在图 13的X射线衍射图谱中d=2.70 Å处有明显峰。综上所述,津巴布韦泥岩的矿物属典型泥岩残积土矿物组成与特征。

    图 12 津巴布韦泥岩残积土试样照片 Fig. 12 Sample photos of mudstone residual soil

    图 13 残积土试样X射线衍射图谱 Fig. 13 X-ray diffraction patterns of mudstone residual soils

    表 3 残积土的矿物成分 Table 3 Mineral component of mudstone residual soils

    3.6 泥岩残积土的微观结构与化学特性

    土的微观结构特征可以通过分析SEM图像得到,如图 14所示,较小放大倍数下,津巴布韦泥岩残积土呈团块结构,这些团粒体表面分布着微小孔隙,且团粒体间存在着风化或淋滤作用产生的裂隙,最大裂隙长度甚至可达0.5 mm;增大放大倍数至800倍,可以发现这些团粒体其实是由石英和一些黏土矿物胶结形成,从SEM图像中可以清楚看到一些书卷状的高岭石,这些片状的高岭石以边-边平行接触的方式联结;放大到2000倍时,发现部分团粒体的高岭石呈一定的定向性排列。整体而言,与沉积型黏性土的絮凝结构不同(Zhang et al., 2014),津巴布韦泥岩残积土基本结构为疏松的团粒结构,土中含有相对较高定向性的高岭石团粒与分布较多的大裂隙,这些结构特征都会降低土的结构强度,但另一方面,土的化学成分如果可以发挥胶结作用,强化土的颗粒联结程度,可以显著提高土的结构强度。

    图 14 泥岩残积土的电镜照片 Fig. 14 SEM photograph of mudstone residual soil a.试样Ⅰ,放大100倍;b.试样Ⅰ,放大800倍;c.试样Ⅱ,放大100倍;d.试样Ⅱ,放大2000倍

    土化学分析结果显示,津巴布韦泥岩残积土的pH为6.4,有机质量含量不到0.5%,可溶盐为痕量,中溶盐与难溶盐含量接近0,反映出本地区成土过程中的淋滤作用。此外,土中含有约5.0%的氧化铁,大量研究表明(张先伟等,2014Zhang et al., 2016),黏土矿物的边角带有正电荷,面带有负电荷,在pH=6.4这种酸性环境下,氧化铁表明带有正电荷,这就形成一种静电引力,构成胶结联结,导致该类土具有较高的黏聚力;同时,热带湿热环境下的红土化作用还会造成土中局部氧化铁的富集,这部分铁多以“包膜”的赋存形式包括颗粒形成团聚体(Zhang et al., 2016),这相当于增加了土中的粉粒成分,造成该土具有较高的内摩擦角。如表 4所示的扫描电镜试验同时进行的能谱测试结果,在对图 14b选择测试面时特别选择团粒体表面(测试区域1)和团粒胶结联结处(测试区域2)。可以看出,土中Fe并不是均匀分布,而是主要分布在颗粒连接处,即作为一种胶结物质强化土颗粒的联结。

    表 4 泥岩残积土的能谱分析结果 Table 4 Results of EDS tests of mudstone residual soils

    但是,一旦长期处于浸水饱和条件下,结构中的氧化铁可能会对黏土表面斥力起到一定抑制作用,导致黏聚力降低;特别是在反复的干湿循环作用下,氧化铁容易在温度作用下变为晶质态,造成胶结力减损,引发裂隙扩张,团粒被逐步破坏,土的内摩擦角明显降低。

    4 结论

    (1) 津巴布韦泥岩残积土具有相对较高的天然密度与比重,饱和度约为70%,膨胀性较弱;该土水平裂隙发育,导致水平向渗透系数大于竖直向渗透系数一个数量级;由于高黏粒含量与富含氧化铁,土的最优含水率偏高,压实性较差。根据物性指标,其分类可定义为坚硬的、非饱和的高液限黏性土。

    (2) 天然状态下,该类土具有相对较高的强度特性与中等压缩性,且应力-应变曲线与压缩曲线表明该土具有一定的结构特性。与沉积相细粒土不同,该土的结构强度源于母岩残留的强度。

    (3) 津巴布韦泥岩残积土具有强烈的水敏性,浸水饱和后土的黏聚力明显降低,干湿循环后内摩擦角也明显减小,但泡水后没有发现明显的湿陷特征。由于低饱和度和裂隙发育,该土具有强烈的泥化崩解特性。津巴布韦旱湿分明的热带草原气候,雨季施工中应重点关注降雨引发的工程灾害。

    (4) 津巴布韦泥岩残积土的黏土矿物主要是伊利石-高岭石型,土中的赤铁矿是导致红色土的一个原因。该土的基本结构为含有高定向性的高岭石团与大裂隙的团粒结构,这些团粒间的铁质胶结是导致该土较高强度的根本原因。

    致谢 本文中的部分物理力学试验得到中国科学院大学的黎澄生博士与安然硕士协助完成,在此表示感谢。
    参考文献
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