摘要：红粘土在我国有广泛的分布，但是按照常规力学观点对其前期固结压力进行分析，并不能完全与之相吻合，本文以贵州某工程实际为例，阐述了红粘土的结构连接对其前期固结压力的影响。

关键词：红粘土；结构连结；前期固结压力

0.前言

红粘土是碳酸盐岩在热带、亚热带环境条件下的风化产物，也称为碳酸盐红色风化壳或碳酸盐岩红土，在碳酸盐岩土水大气生物构成的岩溶环境系统中占有重要的地位，具有较突出的地球化学敏感性的生态环境脆弱性特征。

我国对红粘土的研究颇早，40年代土壤学家曾对我国南方碳酸盐岩风化壳发育的表层红色土壤进行过研究（郭魁士，1941），后来又开展了红粘土的矿物（顾新运等，1963）和地球化学特征方面的研究（韦启等，1983；龚子同，1983），但以往的工作主要集中于碳酸盐红色风化壳表层土壤，资料也较零星。

1.前期固结压力理论

传统土力学观点认为土的前期固结压力pc是指土层在过去历史上曾经经受过的最大固结压力。对于历史上遭受过剥蚀的土而言，假设被剥蚀土层厚度为h1，土质均一，密度为ρ1，则所产生的土的固结压力为h1ρ1；现处于地下水位以上某一深度h0的均质土体，其密度为ρ0，则土体所受的当前土压力为h0ρ0，它的前期固结压力pc为：

    pc= h1 ρ1+ h0ρ0                          

式中ρ0、ρ1、h1为常数，显然，pc只受h0的影响，它与h0呈正相关关系，即土层埋置得越深，pc值越大。

2.贵州某地红粘土前期固结压力实例

在贵州某地工程实践中，我们发现红粘土的前期固结压力与上述理论相悖（表1），由表1中，我们可以看出，红粘土的前期固结压力pc随深度的加深呈逐渐降低的趋势，其超固结比OCR也随深度的加深而逐渐减小。红粘土的含水量及孔隙比却随深度的增加而增大，它们与深度有如图1的关系。

表1  贵阳某地红粘土前期固结压力

样号

取样深度（m）

P0（MPa）

Pc（MPa）

OCR

W（%）

a12（MPa）

491

2.80

0.048

0.46

10

49.3

0.21

492

3.50

0.061

0.43

7

48.3

0.25

851

4.30

0.079

0.38

5

51.2

0.22

641

7.15

0.123

0.36

3

51.5

0.32

644

8.45

0.139

0.27

2

59.6

0.52

图1  红粘土的含水量及孔隙比却随深度变化曲线

显然，上覆土层虽然是引起土体前期固结压力的因素，但就红粘土而言，由于其形成过程极其缓慢，不太可能形成较厚的而又已经被剥蚀的上覆土层，所以，这不是引起它前期固结压力的主要因素。引起红粘土前期固结压力的直接原因是红粘土的结构连结。这说明红粘土不是一般意义上的超固结土。

3红粘土的结构连结对其前期固结压力的影响

3.1游离氧化物的影响

红粘土中游离氧化物的存在，使红粘土具有强大的结构连结力，从而具有很强的抵抗外力作用的能力。红粘土颗粒起胶结作用的主要是游离氧化铁，当然不是所有的铁氧化物都对红粘土颗粒有胶结作用，起胶结作用的只有其中的一部分，这部分起胶结作用的游离氧化铁被称为有效胶结铁。游离氧化铁在红粘土中的含量是随红土化作用的增强而增加的，沿红粘土剖面向上，红土化作用是逐渐增强的，因此，游离氧化铁的含量也是逐渐增加的。随着氧化铁含量的增加，其对红粘土的胶结就越来越强，红粘土的结构强度就越来越大，由此引起的前期固结压力当然就越来越大了。

3.2游离氧化铁形态的影响

游离氧化铁的形态对红粘土的前期固结压力也有很大影响。沿红粘土剖面从上到下，其含水量越来越大，大量水分的存在对游离氧化铁的老化过程有明显影响，加上下部相对上部来说是一种还原环境，这就更加影响了氧化铁形态的转化，抑制了其向晶态的转变，所以，红粘土剖面上，上部晶态游离氧化铁相对而言较多，而下部胶态铁相对较多。晶态铁的集中，对红粘土有更强的胶结作用，因此，上部土层有更高的前期固结压力，而下部则较低。

如果表层红粘土受到强烈的蒸发作用，上层土体严重脱水，使其中的游离氧化铁更进一步脱水、老化，对红粘土产生了更强的结构连结，则前期固结压力的上大下小特点将更加明显。若红粘土土体受到物理化学变化的作用颗粒之间的结构连结遭到破坏，则它的这一特殊性将变得更为复杂。

4.结语

红粘土的先期固结压力是在特殊的成土过程中形成的，其真正的含义是红茹土微观结构强度的宏观反映，并不是上覆压力历史的记载。因此红粘土的先期固结压力与传统定义中的从压力历史角度出发的先期固结压力有着本质的区别。

由于红粘土自身具有较多的特殊性及分布的广泛性，因此，从其结构连结入手，掌握并利用其性质，在我国西南地区将会带来极大的经济及社会效益。

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