摘要：主要研究红层的地质特征、工程性质、水理性质和水文等特殊物性特征。
关键词：红层;工程地质；特征
本文所称红层，是指侏罗系（J）和白垩系（K）陆相碎屑沉积岩，该套地层分布广阔，红层区大部分为山区和峡谷区，红层边坡工程地质问题尤为突出。云南元磨和大保高速公路一半以上的路段都在红层区，频繁的地质灾害影响建设工期，投资增大，边坡工程地质问题成为公路建设中的一大难题。引起了工程地质专家和研究者们的高度重视。根据地质勘察部门勘察和治理的工程项目，对红层地区特殊的工程地质特征作简要分析，供在红层地区进行工作时参考。
1红层的主要特征
1.1.红层的地质特征
红层主要岩性有紫红、紫灰、褐红色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、砂岩、石英砂岩等碎屑沉积岩。红层形成于燕山运动与喜马拉雅运动之间，其展布受燕山构造运动控制，形成了内陆河、湖相、软硬相间、交互成层的多元结构地层；而喜马拉雅运动则是红层变形的依据，主要表现为红层的掀斜、块段以及舒缓褶曲等特征。构造节理密度小而贯通长度大。
高原山区新构造运动的特点是地壳不均匀掀升和深大断裂继承性活动，红层区多抬升为山系，为高原的组成部分。第四纪以来，随着地壳不断抬升，流水强烈切割，多沿构造线形成北西向主干河流。同时，由于地壳运动的间歇性和不均匀性，又形成与主干河流垂直和斜交的网状水系，将红层切割得支离破碎，切割深度多大于500m，显现出中山一高中山地貌。
红层的物性特征，是其特殊的物理力学性质的依据。红层矿物成分的主体是石英、方解石和粘土矿物。随岩石颗粒逐渐变细，粘土矿物含量相应升高。粘土矿物的含量决定了岩石的力学性质。粘土矿物含量越高，岩体越软，亲水性越强，抗风化能力越弱。粘土矿物含量越低，岩体越坚硬，强度越高，抗风化能力越强。此外，粘土矿物具有其他矿物无法比拟的亲水性，这就决定了红层地区地质灾害主要沿着粘土矿物含量高的层位发生。
1.2.红层的工程性质
红层是工程性质较差的岩层。其抗压性主要取决于岩石颗粒的粗细和颗粒成分，岩石的胶结物成分和胶结类型。砂岩的抗压性还会随容重的增大而增强，随孔隙率的增高而降低。
红层的抗剪性主要取决于：①粘土矿物的含量：粘土矿物含量越高，岩石的抗剪性越差。对于粘土矿物含量大于25％的泥质粉砂岩和泥岩来说，其剪切破坏具有塑性破坏的特点，即剪切位移大，弹性范围小，具有明显的屈服阶段和流塑破坏过程。对于软弱夹层中的层问剪切泥化带来说，其抗剪强度实际上只相当于残余强度。认识这一点，对于判别红层地区边坡的稳定性是重要的。②砂岩的抗剪性主要取决于胶结物成分和胶结类型。
1.3.红层的水理性质
由于红层的孔隙率小，吸水率低，因此，透水性差。另一方面，由于红层岩石中粘土矿物含量高，固结陈比较差，使红层岩石表现出较大的亲水性。同时，粘土矿物吸水后膨胀和软化，削弱了岩石结构的物化连接，甚至出现浸水后不久即发生崩解现象。因此，红层的水理性质又是很弱的。总之，红层的水理毫可归纳为透水性差，亲水性强，抗水性弱。
（1）红层是一套相对不透水和弱透水层，其水文地质条件随构造作用的强烈程度而异。红层裂隙水以张性断裂带最丰富，水量亦较稳定。而压性断裂带节理裂隙大多闭合挤压，即使张开亦为断层泥所填充．因此不含大量地下水，通常在压性断裂两侧的剪切裂隙和张性裂隙带含有裂隙地下水。此外在向斜核器．倾斜岩层的层问剪切带有少量地下水。
（2）红层地区地下水类型主要为裂隙水，其上覆第四系堆积层中则普遍分布孔隙水。红层中泥岩裂隙多被泥质充填，地下水水量贫乏，单井涌水量一般小于100m3／d。红层中砂岩裂隙发育较深，充填较多，地下水量中等，单井涌水量一般100～500mm3／d．三红层地区找水的主要层位。在红层区往往砂岩为含水层，泥岩则为隔水层，由于地下水的作用往往使砂舌层面附近的泥岩泥化，形成软弱结构面，对边坡稳定不利。
（3）砂泥岩互层中的泥岩，一般由粉细砂和粘土悬浮沉积而成，成岩程度不高，一般质地软弱，不但单轴抗压强度不高，而且干湿抗压强度相差悬殊，可达几倍至几十倍。泥岩亲水性强，遇水易软化，经强烈风化和水的长期作用后，岩体完整性极差，多呈碎块状．局部呈角砾状和紫红色土状、可塑、部份完全泥化。这种泥岩的软化系数低，小于0.5。吸水饱和度一般在80％以上，膨胀变形率较高，为8％～一15％，崩解开裂宽度可达3mm。在充水饱和后体积不变条件下，膨胀压力可达80～135kPa。浸水后含气率比天然状态下可增大10％～67％，粘聚力可降三0．028～0．044MPa，内摩擦角可降至12。～18。，抗剪强度明显降低30％～70％。
2红层物理力学性质
红层地区往往形成较厚的残坡堆积体和全一强风化层，残坡积堆积体主要由紫红三、褐红色粉质粘土、含角砾(碎石)粉质粘土，含砾土、碎石土等组成，稍湿―湿。可塑―硬塑，松散一稍密状。全一强风化砂岩、泥岩呈土状、角砾状和碎石状，力学强度低。根据大保(大理一保山)高速公路K359～K448红层路段56个滑坡的勘察试验成果，红层区岩土层抗剪强度指标见表1。从表中可以看出，红层区残坡积土层和全一强风化岩层，抗剪强度较低。
3结论
高原山区红层主要为侏罗系(J)和白垩系(K)的陆相碎屑沉积岩。主要岩性有紫红、紫灰、褐红色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、砂岩、石英砂岩等，常呈互层状产出，易形成软弱结构面或泥化夹层。红层岩土体力学强度低，易形成较厚的风化层。
红层的地质特征是：具有软硬相间、交互成层的多元层状结构；节理密度小而贯通长度大；展布受构造体系控制。红层的物性特征是：粘土矿物含量高，具有较大的逆变性；具有透水性差，亲水性强，抗水性弱的水理性质。红层的工程性质是：抗压抗剪性较差；力学强度主要取决于粘土矿物的含量、胶结物成份和胶结类型；泥岩具有较大的软化性，软化系数一般小于0．5。红层风化层具有显著的层状差异性。泥岩风化后形成的粘土夹层、泥化夹层、构造结构面等常是红层滑坡的可能滑动带。
参考文献：
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