长江中下游(九江)网纹状红土的工程特征分析

叶󰀁勇，余小明，江媛媛

（核工业华东二六七工程勘察院，江西　九江　３３２０００）

九江城区网纹状红土由于其岩土工程性质较好，分布范围广，是很多建筑物的良好持力层。具有较高强度和低摘 要：压缩性、土质均一；由于干湿气候的交替，红色粘土层长期受氧化还原交替作用的影响。还原部分粘土层中的金属材质沿裂隙下移而使这部分粘土褪色成白色（白色为Ａｌ２Ｏ３·Ｈ２Ｏ），部分粘土层中的金属成分发生水化使这部分粘土变成黄色，因而见白色及黄色网纹夹杂于红色粘土层中。因此，了解和掌握其工程地质特征和基础设计参数，对在本地区进行岩土工程工作应有很好的指导作用。

工程地质；特征；强度；压缩性；特征值；分析关键词：

Ｐ６２３；Ｐ５９５　　　　文献标识码：Ａ　　　　文章编号：１００２－５０６５（２０１９）１４－０２７０－３中图分类号：

Engineering characteristics of reticulated laterite in the middle and

lower reaches of the Yangtze River (Jiujiang)

YE󰀁Yong,󰀁YU󰀁Xiao-ming,󰀁JIANG󰀁Yuan-yuan

（Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｅａｓｔ　Ｃｈｉｎａ　２６７　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｊｉｕｊｉａｎｇ　３３２０００，Ｃｈｉｎａ）

Abstract:　Ｒｅｔｉｃｕｌａｔｅｄ　ｌａｔｅｒｉｔｅ　ｉｎ　Ｊｉｕｊｉａｎｇ　ｕｒｂａｎ　ａｒｅａ　ｉｓ　ａ　ｇｏｏｄ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｌａｙｅｒ　ｆｏｒ　ｍａｎｙ　ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ　ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｉｔｓ　ｇｏｏｄ　ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｗｉｄｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．　Ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｌｔｅｒｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｒｙ　ａｎｄ　ｗｅｔ　ｃｌｉｍａｔｅ，　ｒｅｄ　ｃｌａｙ　ｌａｙｅｒ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ａｆｆｅｃｔｅｄ　ｂｙ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ－ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ａｌｔｅｒｎａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ａ　ｌｏｎｇ　ｔｉｍｅ．　Ｔｈｅ　ｍｅｔａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｄｕｃｅｄ　ｃｌａｙ　ｌａｙｅｒ　ｍｏｖｅｓ　ｄｏｗｎ　ａｌｏｎｇ　ｔｈｅ　ｃｒａｃｋｓ　ａｎｄ　ｃａｕｓｅｓ　ｔｈｅ　ｃｌａｙ　ｔｏ　ｆａｄｅ　ｔｏ　ｗｈｉｔｅ　（ｗｈｉｔｅ　ｉｓ　Ａｌ２Ｏ３·Ｈ２Ｏ）．　Ｔｈｅ　ｍｅｔａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｄｕｃｅｄ　ｃｌａｙ　ｌａｙｅｒ　ｉｓ　ｈｙｄｒａｔｅｄ，　ｗｈｉｃｈ　ｍａｋｅｓ　ｔｈｅ　ｃｌａｙ　ｙｅｌｌｏｗ．　Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，　ｔｈｅ　ｗｈｉｔｅ　ａｎｄ　ｙｅｌｌｏｗ　ｒｅｔｉｃｕｌａｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｍｉｘｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｄ　ｃｌａｙ　ｌａｙｅｒ．　Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，　ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ　ａｎｄ　ｍａｓｔｅｒｉｎｇ　ｉｔｓ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｂａｓｉｃ　ｄｅｓｉｇｎ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｓｈｏｕｌｄ　ｐｌａｙ　ａ　ｖｅｒｙ　ｇｏｏｄ　ｇｕｉｄｉｎｇ　ｒｏｌｅ　ｉｎ　ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｗｏｒｋ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｅａ．

Keywords: ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｇｅｏｌｏｇｙ；　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；　ｓｔｒｅｎｇｔｈ；　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙ；　ｅｉｇｅｎｖａｌｕｅ；　ａｎａｌｙｓｉｓ

九江市位于江西省北端，长江南岸，庐山北侧。市区地形地貌大致呈南高北低，中部略高，东高西侧略低的格局，属丘岗地貌，黄海高程在13m~55m。丘岗走向大致呈南北偏西向，城区东起九江市发电厂，西至赛湖，北起庐山区莲

2

花镇，北至长江南岸，城区面积约50km，属长江高漫滩和一级阶地。

作者自1991年起至今在九江市城区(现在规模)共参与和独自完成了几十项的工业和民用建筑的岩土工程地质勘察工作，对城区内各岩土的分布特征及其物理力学性质有了较系统和比较清晰的认识和了解。

因此，作者对九江市城区内出露的网纹状红土在归纳已完成工程的资料的基础上，对该层工程地质特征作较完整的描述和分析。

图1󰀁󰀁网纹状红土区域分布示意图

1 分布范围及分布特征

网纹状红土分布在：沿九江市客运码头东侧西园起，经二中、甘棠湖公园、三中、老马渡、老龙开河(现九龙街)华东装饰城，一线的东侧发育。而该连线以西未见该层；从华东装饰城向西到八里湖南岸连线以南和除原龙开河十里大道至莲花镇制氧机厂一线两侧约200m未见该层外，其它地段均有出露(具体情况见分布图1)。

在低洼地带和冲沟及白水湖、江边局部地带也缺失该层。一般丘岗越高该层越厚。厚度一般为0m~15.0m，最大厚度分布在市区东侧的三里街到五里乡一带，最大为19.2m。

2 成因

网纹状红土(粉质粘土)时代为属中更新世上统（Q2），为大姑—庐山间冰期时形成冰积物和冲积物，其形成过程经历了我国重要的红壤化时期。在大姑~庐山间冰期，期间年平均降水量在1500mm以上的湿润环境，年平均温度在20℃~25℃，年平均气温较现代高4℃~7℃，夏季炎热潮湿，冬季湿凉少雨，是在这样的条件下经过数十万年的过程形成的。

从网纹状红土(粉质粘土)化学成份分析结果看：其中AlO3为37.99、Fe2O3为14.33、CaO为0.38、MgO为0.89、SiO2/Al2O3为1.81、SiO2/(AL2O3+Fe2O3)为1.50，表明土层中含丰富的高价铁铝，钙镁含量少，不含可溶盐分，硅铝系数和硅铝铁率比值均较低，为1~2之内，碳酸钙含量很低，一般为1%，表明土体经过了高湿和强烈的淋溶作用。

al+gl

２０１９－０７收稿日期：

叶勇，男，生于１９６７年，总工程师，工程地质高级工程师，注作者简介：

册土木（岩土）工程师，研究方向：岩土工程。

270世界有色金属 2019年 7月下

表1  网纹状红土（粉质粘土）颗粒组成统计成果表

卵石mm>200.99

中(mm)20~52.16

砾石

细(mm)5~22.26

粗(mm)2~0.53.71

砂中(mm)0.5~0.253.19

细(mm)0.25~0.075

3.9

粉粒mm0.075~0.005

50.0

粘粒mm＜0.00535.39

注：表中数值是通过对不同地段１２个样本的算数平均值

表2  网纹状红土（粉质粘土）物理力学性质统计表

内容算术平均值最大值最小值试验组数大值平均值大值平均值修正系数

含水量%天然容重

ωKN/m316.8722.512.16719.3213.951.13

21.6723.218.86722.619.3

孔隙比e0.560.660.49670.630.530.94

比重Gs2.722.762.71672.742.72

液限%

ωL34.6744.3629.856738.7631.55

塑限%ωP16.7723.1014.216720.1515.26

塑限指数液限指数

IPIL

15.7218.8212.216716.7813.85

0.090.26<0.0670.210.00.91

凝集力

KpaC56.08136677243.00.93

摩擦角(度)φ26.132.520.76728.323.60.89

压缩系数压缩模量Mpa-1a1-2MpaEs0.050.110.01670.100.031.12

20.127.516.26723.018.50.91

3 工程地质特征

3.1 野外描述

通过露头和钻探取芯观察，土层呈褐红色，与上覆土层接触带局部呈黄红色，呈硬塑一坚硬状态，在岗地上，如长虹大道和五里乡、三里街的岗地标高较高的位置，以坚硬状态为主，而在十里大道和浔阳东路附近，强度稍有减弱，呈硬塑一坚硬状，这可能与该范围内居民较多、生活用水渗入有关或原山岗被挖平，土层卸荷松弛有关。这一点从一些土样含水量变化可以看出；土层最明显特征就是其具有网纹结构，网纹呈灰白色、白色，网纹宽一般0.1cm~2cm，长一般1cm~5cm，无序排列，呈树枝状、网状或蠕虫状，网纹矿物成份主要为高岭土；土层中原生节理发育，节理面为黑褐色铁锰质浸染胶结，再胶结程度好，铁锰质呈膜状和小结核产出，约占土体的0.5%~1%，结核直径为0.1mm~2.0mm，次圆状体；土层中一般含有1%~5%的砾石，从顶到底砾石含量呈渐增的趋势，砾石成份一般为抗风化能力较强的黑色硅质岩，浅灰色石英砂岩和灰白色石英岩，外形呈次圆状，次棱角，偶见浑圆状，粒径一般为0.2cm~3cm，大者见5cm~7cm。土层呈土状光泽，切面较光滑，匀一性较好，一般无砂感，呈细腻状，粘性较强，无摇震反应，干强度较高，密实度好，钻探岩芯呈柱状，且不易断，直立边坡不易塌。钻探时一般用水钻，干钻和冲击钻较困难。水钻时土层造浆很快且粘性好，冲洗液颜色呈红色。3.2 土工试验成果的统计分析

本次采用的资料有：核工业267大队长虹生活基地、九江市人民银行大楼、人民路电缆厂、南湖宾馆、金叶大厦、无线电一厂住宅楼、交通银行职工住宅楼、庐峰小区、五里乡综合楼、黄金大厦、建行九江市二支行、九江学院新校址，昌河汽车生产基地，九江市预备役师基地、庐山梅山水库等场地的岩土勘察的土工试验成果，并经过适当的筛选，经过对67组数据统计分析得出土层的物理力学性质指标的一般规律，使对土层的工程性质有一个较为全面的了解和认识。

土层物理力学性质及颗粒组成统计结果：本次参与统计的土样分析成果标本数有67个，颗粒分析统计的样本数为12个（其统计结果见表1、表2）。从表中可看出，土层以粉粒和粘粒为主要成分，含少量砾石，从颗粒曲线上可知：其有效粒径d10=0.0019、界限制粒径d60=0.019、中间粒径d30=0.01，不均匀系数Cu=10；该土层含水量中偏低呈很湿到饱和、低孔隙比、低压缩性，土层强度较高。在出露位置较高的场地和上覆有较厚的覆盖层时，这种情况表现的更明显，且其液性指数一般小于0。而在地下水升降范围内，该土层由于地下水的频繁活动，土层的工程性质略有变化，表现为：土层呈饱和状，液性指数大多大于0，小于0.25，呈硬塑-坚硬状，强度指标相对略小，压缩指标相对偏高，但变化不大。总体情况看土层为粉质粘土，局部呈为粘土，呈粉土状的未见。其超固结比大于1，属超压缩性土。

对液性指数和孔隙比进行回归修正，其综合回归修正系数为0.93（第一指标孔隙比为0.7、第二指标液性指数为0.3），按最不利指标查表得到土层的承载力为325kpa，再按95％的不利保证，其承载力为309kpa。因此，就是按最不利因素考虑，土层的岩土工程性质还是很好的。3.3 原位测试成果分析

在本地区对该土层采用的原位测试方法一般是利用标准贯入试验，江西有色五队对该层曾做过静载试验(无该试验的详细资料)。本次统计的样本数为65次的标准贯入试验，土层标贯试验击数经杆长修正后的击数算术平均值为22.1击，大值平均值28.3击，小值平均值18.2击，经对算术平均数的回归修正(修正系数0.78)后，其击数为17.2击，其承载力特征值为447 Kpa，按小值平均值进行回归修正后的击数为14击，其承载力特征值为352.5Kpa，符合一般要比土工试验得出的土层承载力特征值高的规律。

通过对该层65次的标准贯入试验成果看出，该土层的标贯击数离散性较大，最大击数在核工业267生活区住宅楼场地内为42击(未修正)最小击数在南湖宾馆场地为16击(未修正)，一般在20击~35击之间（未修正值）。击数离散性较大的原因主要是该土层局部铁锰较富集，土层胶结程度更好，且分布有砾石和呈砂土状的全风化砂岩颗粒，因此，遇到这种情况击数一般偏高。但从总的情况看，该土层的标

2019年 7月下 世界有色金属271

表3  基础设计参数建议值

内容

沉管桩灌注桩干作业桩

承载力特

征值Kpa极限侧阻力标准极限端阻力标准极限侧阻力标准极限端阻力标准极限侧阻力标准极限端阻力标准

值Qski(kpa)值Qpki(kpa)值Qski(kpa)值QPki(kpa)值Qski(kpa)值QPki(kpa)

63-80

2500-2900

78-98

850-850

76-96

1600-1800

备注：桩端按地下水以上考虑，桩长按小于10米考虑；表中取值按IL的大小取值，当IL小于等于0时取大值；

当IL为0.25时取小值，当IL在0~0.25时，可以内插。

网纹状红土（粉质粘土）300-350

贯值还是比较高的，也反映了土层的力学性质是比较好的这

一特征。

3.4 网纹状红土作为基础持力层时基础设计参数

由于网络状红土(粉质粘土)强度较高、压缩性低，因此对于厚度大于5m的场地，该层均可作为基础持力层，以荷载的分布特征确定基础类型。由于该层埋藏浅，是浅基础形式的良好持力层，在九江市区内，长虹大道三里街~化工厂~五里乡~九江学院新校址，前进东路、西路，大多数工程等级为乙级及以下的建筑均以该层为持力层，且基础形式为条形基础，如核工业267大队生活区的8层住宅楼(10栋)，均以此层作为持力层，基础形式均为条形基础，经过近十年的使用情况，未发现因基础问题而出现建筑物不均匀沉降和过大沉降造成建筑物裂缝等问题。该层作为桩基础持力层或复合地基的情况一般是上覆填土较厚，如庐峰小区部分住宅楼、人民银行大楼(14层)、火车站等。因此，通过这些已经完成的工程情况看，该层对九江市区内的各级别的建筑在有足够的厚度情况下均可作为基础持层，且由于该层总体上发育较浅，工程性质较好，其经济效益是显而易见的。该层作（上接269页）3.1 估算挑选量

按照矿岩厚度情况确定可进行矿岩挑选的区域，根据矿石品位高低、铲装方向等条件，确定各区域最小可采厚度及最大夹岩剔除厚度，然后据此估算各采矿区域混入的岩石量和损失的矿石量。估算分析，主要有以下几个区域需要进行矿岩挑选：Ⅳ号矿体、Ⅲ号矿体西侧端部由于采用下盘开采上盘岩石需要进行剥离；Ⅲ号矿体西南部-97m、-112m台阶矿岩厚度较小且互层，需要小设备辅助挑选作业；Ⅲ号矿体北部矿体走向形态复杂，局部扭曲严重，在矿岩交界处需要进行矿岩挑选。3.2 铲装方向分析

从推进方向来看，-97m、-112m台阶Ⅳ号矿体、Ⅲ号矿体西帮均从矿体下盘开采，但由于这些位置矿体内部夹岩较少，推进速度普遍较快，在矿体上盘与围岩交界处，由于需要从上盘剔岩推进速度明显减缓；Ⅲ号矿体南北两端基本上沿矿体走向推进，尤其矿岩复杂区域各月推进量均比较小；Ⅰ号矿体均从上盘开采，开采区域矿体较规整，内部夹岩比较少。3.3 挑选情况

由于目前采用外委小设备辅助配矿，窄小矿体均使用外委小设备进行作业，供矿数据未能统计，造成目前矿岩挑选量较少。另外，受采场推进方向影响，主要在矿体上盘位置进行岩石挑选。矿岩挑选作业主要在Ⅲ号矿体北帮，-97m、-112m、-127m台阶Ⅲ号矿体西部等区域。从挑选量来看，以剥岩为主。

为基础持力层时基础设计参数建议值见表3。

4 结论与意义

九江市市区发育的网纹状红土，具有较高的强度和低压

缩性的工程特征，也是基础良好的持力层。但唯一缺陷在于该土层从总体上看发育不是很稳定，厚度变化较大，这就要求在具体范围内，要查明该层的发育情况。在前人工作的基础上和作者在九江市区的工作经验，对大量已完成的数据进行统计，得出了对九江市区网纹状红土的金属元素成因，分布规律及工程地质特征较为清晰的认识及定量和定性的结论，这对今后在该区域进行岩土工程地质活动有一定的指导意义和具体经验指导。但由于资料有限，测试项目不齐和作者水平有限，不足之处和遗漏的地方，欢迎批评指正。[1]󰀡《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001).[2]󰀡谢文东,吴淑安.《九江——庐山地区第四沉积环境的初步探论》.

[3]󰀡张林源,牟昀智.庐山地区混杂沉积的特征和成因[J].地理科

学,1984:167-176.

内部夹岩较少，根据生产情况来看，这些区域基本无损失贫化，定为低损、贫区；Ⅲ号矿体西部、Ⅳ号矿体南部矿石品位偏低，局部矿体厚度较小且以氧化矿为主，为高损贫区；采场中部以原生矿为主，矿体厚度不大，比较零散，可适当加大贫化减少矿石损失，定为低损失高贫化区；采场南部、东南多为氧化矿，矿石品位较高，矿体内部夹石较小，比较难剔除，可适当混入岩石以增加矿石回收，故定为低损失高贫化区。

5 铲装及挑选对损失、贫化的影响分析

综上所述，对比各月不同采剥方向及矿岩挑选变化情况，分析其对两率指标的影响，得出以下两点结论：（1）提高小设备挑选矿岩量，能够有效降低损失和贫化指标。（2）大设备作业推进方向以及开采位置矿体复杂程度对损失和贫化有较大影响，在矿岩混合部位沿矿体走向开采能够有效减少损失、贫化。

6 实施效果

应用损失、贫化分区指导编制采剥计划及供配矿计划，准确预测采场供矿品位，减少原矿品位波动。根据对铲装及挑选影响因素的研究，结合实际地质情况，提出了铲装及挑选建议，有效降低了损失及贫化率。4 采场损失、贫化区域划分

Ⅲ号矿体中部、Ⅰ号矿体西部、Ⅳ号矿体北部矿体厚大，

272世界有色金属 2019年 7月下

[1]󰀡河北省滦县司家营铁矿北区地质勘探报告，河北省地质局，1978年.[2]󰀡唐钢滦县司家营铁矿一期采选工程设计说明书，秦皇岛冶金设计研究总

院编制，2008年4月.󰀡