粘土中钙质结核形成机理的探讨

　　摘要；通过对含砂姜粘土形成的机理的解析和一些工程实例来表明勘察工作者在后续的勘察报告中能更合理地建议地基承载力，节省建筑基础造价。同时清楚认识它的渗透性及对施工带来的影响。
　　关键词：粘土，钙质结核，机理，探讨
　　1、引言
　　一般粘土层中钙质结核，有时叫姜结石，土层定名时为含砂姜粘土，其实，其中含的钙质结核含量及核径对于粘土的性状及性质产生很大的影响。有的地方因钙质结核含量大及核径大的原因，它可形成类似于软岩的工程性质。一般粘土层定义为弱透水层或者不透水层，但是含砂姜粘土是良好透水层；且因粘土中含钙质结核，它的力学性质显著提高，况且它广泛分布于Q3地层时代的地层中，因些弄清楚它的形成原因及形成机理，便于我们勘察工作的开展及现场施工。
　　2、含砂姜粘土的形成机理
　　在Q3粘土中，一般会含有一定量的砂姜，也就是生姜模式的CaCO3结核，其成因主要为沉积水合质溶解的Ca(HCO3)2在土层沉积过程中或沉积之后，由于物理化学条件的改变，逸出CO2难溶于水的CaCO3形成结核状沉积物分散于土层之中。其化学反应方程式为:
　　Ca(HCO3)2=CaCO3+H2O+CO2(1)式；该反应在一定条件下是可逆的。
　　如果土层因构造抬升而暴露于地表，表层植物生长、死亡及腐败，土层表层就会含有较高的有机质而被渲染为灰色或灰绿色。地表水通过含有机质的土层表层向下渗滤，溶解其中的CO2的水，就使土层中先形成的CaCO3结核重新溶解：
　　CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2(2)式；
　　溶解有Ca(HCO3)2的水，渗透到一定深度，又会依(1)式的过程，重新析出CaCO3造成CaCO3结核的二次富集，形成层状结核层，粒径亦相应增大，甚至形成类似软岩层的层状体（软岩层）。
　　一般在Q3含砂姜粘土层层上部都有一层灰绿色的粘土，灰绿色粘土基本上不含砂姜结核，该层向下渐变为黄褐色粘土，砂姜结核含量相应增加，本层为钙质结核的溶解层，有时在Q3含砂姜粘土层上部为灰色的粘土，灰色粘土一般为砂姜结核二次富集的溶解层，其中的含砂姜粘土一般为姜黄色，土黄色，砂姜含量一般大于10%,局部富集成层，形成类似软岩性质的土层。它的作用形成模式图如图1：
　　
　　3、工程实例
　　以下举一工程实例中静探曲线明显变化说明含砂姜粘土含量变化明显的地层剖面图。见图2
　　
　　图2中层11为含砂姜粘土层，该层上部为灰色的粘土层，从图中静力触探明曲线明显发现，层10中基本上不含砂姜结核，层10为下部层11的溶解层，层11钙质结核含量较大，是二次富集的原因。层11含砂姜粘土因粘土中含有砂姜结核，它改变了粘土组成结构，使它的力学性质明显改善，根据大量静载荷试验结果表明，含砂姜粘土的承载力和压缩模量也相应提高较大。该层一般为较好的建筑物天然地基基础持力层和桩基持力层，同时，桩基持力层若要穿透该层进入下部层位，也给施工带来一定的影响，一般需要进行辅助手段进行施工。另外，考虑含砂姜粘土的形成机理，它具有良好的透水性，渗透系数不小于一般粉土层的渗透系数。
　　4、结语
　　通过对含砂姜粘土形成的机理的解析，使我们便于全面掌握和理解它做为工程建筑使用地基，对它的重新认识，以便我们勘察工作者在后续的勘察报告中能更合理地建议地基承载力，节省建筑基础造价。同时清楚认识它的渗透性及对施工带来的影响。
　　参考文献:
　　（1）《绿地徐州东部新城B2-4地块工程》（徐州市建筑设计研究院，编号08043）
　　（2）《普通化学》浙江大学
　　（3）《静力触探技术标准》CECS04：88
　　（4）《工程地质手册》第四版，中国建筑工业出版社