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[摘要]本文笔者主要从红层软岩的力学性质以及现有的软岩地基承载力的计算模式特点，就影响红层软岩地基的承载力相关因素进行详细地阐述，结合当前软岩地基承载力发展，通过相关的实例，来明确红层软岩地基的承载力确定方法
[关键字]红层软岩 软岩嵌岩桩 地基承载力 嵌岩深度
[中图分类号] TU471.6 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-4-146-2
1 红层软岩的概述
1.1 红层软岩的组成成分
红层软岩主要是指形成于白垩系、侏罗系和第三系泥岩、砂岩、粉砂岩、砂岩泥岩、砾岩等一些软硬相间的层状岩体，在外观上主要是以砖红色、红色和棕红色为主，主要是由内陆的碎屑沉积所构建的，碎屑的物质成分变化较大，主要是以泥质的胶结为主，同时还有铁质以及钙质等相关胶结，是一种软岩石，俗称红层软岩。形成于第三系到白垩系的一种粉砂质泥岩，主要是由液体相、气体相以及固定相所组成的多相体，有时也可能是由两种相体组成。其中固定相是由很多形状不同和大小不等的矿物颗粒，按照其不同的排列方式组合在一起，构成软岩。在颗粒间空隙中，经常会有液相的气体和水溶液所形成的三相体，气体、水溶液和颗粒这三个基本的组成部分不是单纯、机械地混合在一起的，而是通过了长时间的地质过程建造以及改造作用所形成的，这三者之间相互作用和相互联系，共同成为软岩的物质 ，从而确定了软岩的力学性质。固相颗粒作为组成软岩的一个主要组成部分，是构成软岩的主体，同时也是变化最小且最稳定的成分，在三相间的互相作用过程中，其一般处于主导地位。其矿物的成分主要有粘土矿物以及少量的方解石、云母、长石、石英等，常见杏仁状和圆状的灰白色钙质充填物，其裂缝中常夹薄膜状的石膏和绿泥石等。
1.2 红层软岩的分布特点
我国的红层软岩主要分布在华南、西南、西北以及华东地区，具有亲水性强、透水性弱、失水后容易崩解、浸水以后岩体的强度软化、单轴抗强度较低、岩块饱和、岩体层面间的抗强度较低，尤其是层间面间的含水以后容易出现层间滑动等特点。在空间分布上具有岩相和岩性变化大，且纵向回旋性较为明显等特点。
2 影响红层软岩地基承载力的相关因素
红层作为一种比较复杂的力学介质，其强度特征和变化特征不仅仅只是取决于应力的状态，同时与红层的结构构造和矿物成分有着密切的联系，并且容易受温度和水的影响，在确定红层软岩地基承载力之前，首先要对影响红层软岩地基承载力的相关因素进行研究和分析。
2.1 矿物成分
矿物的硬度，通常岩石中应该含有硬度较大的柱状和粒状矿物，比如长石、辉石、石英、角闪石以及橄榄石等，若其含量越多的话，其岩石的弹性也就越明显，同时其强度也会越高。然而在红层软岩中其矿物成分大多都是一些硬度不大的云母和粘土矿物，其中长石、石英和方解石等一些硬度较大的矿物含量不是很多，导致其在工程力的作用下容易发生塑性变形。
粘土矿物，红层软岩中的粘土矿物主要是指比如石膏、蒙脱石或者高岭石等在浸水以后均会出现膨胀和软化现象，导致这类岩石的强度下降，同时这些发生软化和膨胀以后的软岩，其所含的碳酸盐类物质在遇水以后很容易使软岩的空隙增大，强度下降，结构松散。此外因空隙溶液中的浓度、离子成分以及PH值对粘土矿物颗粒的表面扩散层厚度变化的影响，致使软岩工程的地质性质也会发生相应的改变。
2.2 应力状态
在三轴压缩的情况下，软岩的弹性模量通常比在单轴压缩条件下的测定值高，在低侧压或者无侧压的条件下通常呈脆性破坏，而在高侧压的情况下其会转变成为延性破坏，在瞬时荷载的作用下显示弹性、以及弹塑性等变化特征，同时在长期的荷载条件下，很容易出现不同程度的蠕变现象。
不同应力状态下，红层软岩的强度也会有所不同，软岩单轴抗拉的强度通常只有抗压强度的1/10—1/30，若其含水状态不同其强度也会有所不同，比如泥岩若处于饱和状态下其抗拉强度是天然状态下的40%。在三轴压缩条件下，软岩的强度比在单轴压缩条件下的抗压强度大，同时其还会随着围压的增高而加大。
2.3 水
导致泥质软岩的力学性质发生变化的一个重要因素就是水，水岩之间的互相作用使水稳定性不同的泥岩强度以及变形特征也会有所不同，其中水稳定性较差的岩石，其变形也相应地较大，同时还会很快地达到荷载的极限；而水稳定性较好的岩石，其变形也比较小，相对于水稳定性较差的岩石，其强度要更高一些。因此在确定红层软岩地基承载力的时候，不仅要考虑水对岩石物理力学的作用，同时还要考虑到水灰泥岩的化学力学作用，特别要注意水化学环境的变化对泥岩颗粒及其颗粒之间力学的影响，以及对泥岩结构强度造成的影响。
3 红层地基承载力的确定方法
3.1 基层原位的载荷试验
通过基层原位载荷试验法是指在一定的面积和板底平整的刚性承压板上进行荷载的加注，其荷载通过承压板均匀地分布和传递到地基，以此来测定天然埋藏情况下地基岩土的变形特性，对地基岩土承载力进行评价，同时对地基岩土变形模量进行计算，且对实体基础的沉降进行预估。基层原位载荷试验是明确岩石承载力一种最直接和最有效的一种原位试验方法，尤其适用于重要工程地基的评价。典型载荷试验P—S曲线（如图1所示）主要分为以下三个阶段，其中P为施加在承压板上的荷载，S是相对应荷载下的沉降。
弹性变形阶段，当荷载比临塑荷载小的时候，其P—S曲线呈直线关系。
剪切变形的阶段，当荷载比临塑荷载大，且小于极限荷载的时候，其P—S曲线就会从直线转变成为曲线。
破坏阶段，当极限荷载比载荷小的时候，其沉降就会急剧地增加。而在直线变形阶段，可以采用弹性理论来进行荷载和变形关系的分析。
试验的相关要点：第一，应该使用刚性承压板，观测和读取测量系统初始的数据，在加压之前，应该每隔10min来读数一次，如果连续三次读数以后，其不变方可进行试验。第二，其加载的方法主要为循环加载，逐渐递增其荷载直至破坏，最后进行分级卸载。第三，观测其卸载情况，将对应的P—S曲线上的起始直线段终点作为其比例界限，在其满足终止加载条件下，前一级的荷载为极限荷载，把极限荷载除以3得到的相关安全系数值和对应于比例界限的荷载进行比较，取其最小值。同时每一个场地的载荷试验数量不能小于三个，将其最小值来作为地基承载力的特征值，要注意不能深宽修正岩石的地基承载力。
3.2 圆锥动力触探以及标贯试验
圆锥动力触探以及标贯试验作为土工原位测试方法之一，其主要是通过一定锤击能量，把带有探头的探杆打入到土中，根据其贯入的难易程度对土的性质进行评价。由于红层软岩的埋深大都在10m以上，进行荷载试验较为困难，因此，针对这种情况，可以采用圆锥动力触探以及标贯试验等方法来进行测试，从而降低岩石在钻探过程中遇到的各种不利因素，结合标贯和动触的实测锤击数，在一种较为准确的状态下对岩石进行中风化和强风化的力学分层，这种试验方法在实际操作过程中比较简便。除了上述的这两种方法以外，还可以采用旁压试验来确定红层软岩地基承载力。
参考文献
[1]左立，曾祥勇.西部红层软岩地区某桥梁扩大基础有限元分析[J].四川建筑科学研究，2009，35（6）：118-121.
[2]彭柏兴，刘颖炯，王星华等.红层软岩地基承载力研究[C].中国建筑学会工程勘察分会第八届年会论文集.2008：65-69.
[3]郑佩莹，曾祥勇，杨淋等.川渝红层软岩水平互层对桥梁扩大基础承载力影响有限元分析[J].重庆建筑，2009，8（5）：40-43.
[4]卿三惠，曹新文，谢强等.粉喷桩复合地基及软岩填料路堤的沉降控制研究[J].铁道工程学报，2010，（3）：28-32.
[关键字]红层软岩 软岩嵌岩桩 地基承载力 嵌岩深度
[中图分类号] TU471.6 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-4-146-2
1 红层软岩的概述
1.1 红层软岩的组成成分
红层软岩主要是指形成于白垩系、侏罗系和第三系泥岩、砂岩、粉砂岩、砂岩泥岩、砾岩等一些软硬相间的层状岩体，在外观上主要是以砖红色、红色和棕红色为主，主要是由内陆的碎屑沉积所构建的，碎屑的物质成分变化较大，主要是以泥质的胶结为主，同时还有铁质以及钙质等相关胶结，是一种软岩石，俗称红层软岩。形成于第三系到白垩系的一种粉砂质泥岩，主要是由液体相、气体相以及固定相所组成的多相体，有时也可能是由两种相体组成。其中固定相是由很多形状不同和大小不等的矿物颗粒，按照其不同的排列方式组合在一起，构成软岩。在颗粒间空隙中，经常会有液相的气体和水溶液所形成的三相体，气体、水溶液和颗粒这三个基本的组成部分不是单纯、机械地混合在一起的，而是通过了长时间的地质过程建造以及改造作用所形成的，这三者之间相互作用和相互联系，共同成为软岩的物质 ，从而确定了软岩的力学性质。固相颗粒作为组成软岩的一个主要组成部分，是构成软岩的主体，同时也是变化最小且最稳定的成分，在三相间的互相作用过程中，其一般处于主导地位。其矿物的成分主要有粘土矿物以及少量的方解石、云母、长石、石英等，常见杏仁状和圆状的灰白色钙质充填物，其裂缝中常夹薄膜状的石膏和绿泥石等。
1.2 红层软岩的分布特点
我国的红层软岩主要分布在华南、西南、西北以及华东地区，具有亲水性强、透水性弱、失水后容易崩解、浸水以后岩体的强度软化、单轴抗强度较低、岩块饱和、岩体层面间的抗强度较低，尤其是层间面间的含水以后容易出现层间滑动等特点。在空间分布上具有岩相和岩性变化大，且纵向回旋性较为明显等特点。
2 影响红层软岩地基承载力的相关因素
红层作为一种比较复杂的力学介质，其强度特征和变化特征不仅仅只是取决于应力的状态，同时与红层的结构构造和矿物成分有着密切的联系，并且容易受温度和水的影响，在确定红层软岩地基承载力之前，首先要对影响红层软岩地基承载力的相关因素进行研究和分析。
2.1 矿物成分
矿物的硬度，通常岩石中应该含有硬度较大的柱状和粒状矿物，比如长石、辉石、石英、角闪石以及橄榄石等，若其含量越多的话，其岩石的弹性也就越明显，同时其强度也会越高。然而在红层软岩中其矿物成分大多都是一些硬度不大的云母和粘土矿物，其中长石、石英和方解石等一些硬度较大的矿物含量不是很多，导致其在工程力的作用下容易发生塑性变形。
粘土矿物，红层软岩中的粘土矿物主要是指比如石膏、蒙脱石或者高岭石等在浸水以后均会出现膨胀和软化现象，导致这类岩石的强度下降，同时这些发生软化和膨胀以后的软岩，其所含的碳酸盐类物质在遇水以后很容易使软岩的空隙增大，强度下降，结构松散。此外因空隙溶液中的浓度、离子成分以及PH值对粘土矿物颗粒的表面扩散层厚度变化的影响，致使软岩工程的地质性质也会发生相应的改变。
2.2 应力状态
在三轴压缩的情况下，软岩的弹性模量通常比在单轴压缩条件下的测定值高，在低侧压或者无侧压的条件下通常呈脆性破坏，而在高侧压的情况下其会转变成为延性破坏，在瞬时荷载的作用下显示弹性、以及弹塑性等变化特征，同时在长期的荷载条件下，很容易出现不同程度的蠕变现象。
不同应力状态下，红层软岩的强度也会有所不同，软岩单轴抗拉的强度通常只有抗压强度的1/10—1/30，若其含水状态不同其强度也会有所不同，比如泥岩若处于饱和状态下其抗拉强度是天然状态下的40%。在三轴压缩条件下，软岩的强度比在单轴压缩条件下的抗压强度大，同时其还会随着围压的增高而加大。
2.3 水
导致泥质软岩的力学性质发生变化的一个重要因素就是水，水岩之间的互相作用使水稳定性不同的泥岩强度以及变形特征也会有所不同，其中水稳定性较差的岩石，其变形也相应地较大，同时还会很快地达到荷载的极限；而水稳定性较好的岩石，其变形也比较小，相对于水稳定性较差的岩石，其强度要更高一些。因此在确定红层软岩地基承载力的时候，不仅要考虑水对岩石物理力学的作用，同时还要考虑到水灰泥岩的化学力学作用，特别要注意水化学环境的变化对泥岩颗粒及其颗粒之间力学的影响，以及对泥岩结构强度造成的影响。
3 红层地基承载力的确定方法
3.1 基层原位的载荷试验
通过基层原位载荷试验法是指在一定的面积和板底平整的刚性承压板上进行荷载的加注，其荷载通过承压板均匀地分布和传递到地基，以此来测定天然埋藏情况下地基岩土的变形特性，对地基岩土承载力进行评价，同时对地基岩土变形模量进行计算，且对实体基础的沉降进行预估。基层原位载荷试验是明确岩石承载力一种最直接和最有效的一种原位试验方法，尤其适用于重要工程地基的评价。典型载荷试验P—S曲线（如图1所示）主要分为以下三个阶段，其中P为施加在承压板上的荷载，S是相对应荷载下的沉降。
弹性变形阶段，当荷载比临塑荷载小的时候，其P—S曲线呈直线关系。
剪切变形的阶段，当荷载比临塑荷载大，且小于极限荷载的时候，其P—S曲线就会从直线转变成为曲线。
破坏阶段，当极限荷载比载荷小的时候，其沉降就会急剧地增加。而在直线变形阶段，可以采用弹性理论来进行荷载和变形关系的分析。
试验的相关要点：第一，应该使用刚性承压板，观测和读取测量系统初始的数据，在加压之前，应该每隔10min来读数一次，如果连续三次读数以后，其不变方可进行试验。第二，其加载的方法主要为循环加载，逐渐递增其荷载直至破坏，最后进行分级卸载。第三，观测其卸载情况，将对应的P—S曲线上的起始直线段终点作为其比例界限，在其满足终止加载条件下，前一级的荷载为极限荷载，把极限荷载除以3得到的相关安全系数值和对应于比例界限的荷载进行比较，取其最小值。同时每一个场地的载荷试验数量不能小于三个，将其最小值来作为地基承载力的特征值，要注意不能深宽修正岩石的地基承载力。
3.2 圆锥动力触探以及标贯试验
圆锥动力触探以及标贯试验作为土工原位测试方法之一，其主要是通过一定锤击能量，把带有探头的探杆打入到土中，根据其贯入的难易程度对土的性质进行评价。由于红层软岩的埋深大都在10m以上，进行荷载试验较为困难，因此，针对这种情况，可以采用圆锥动力触探以及标贯试验等方法来进行测试，从而降低岩石在钻探过程中遇到的各种不利因素，结合标贯和动触的实测锤击数，在一种较为准确的状态下对岩石进行中风化和强风化的力学分层，这种试验方法在实际操作过程中比较简便。除了上述的这两种方法以外，还可以采用旁压试验来确定红层软岩地基承载力。
参考文献
[1]左立，曾祥勇.西部红层软岩地区某桥梁扩大基础有限元分析[J].四川建筑科学研究，2009，35（6）：118-121.
[2]彭柏兴，刘颖炯，王星华等.红层软岩地基承载力研究[C].中国建筑学会工程勘察分会第八届年会论文集.2008：65-69.
[3]郑佩莹，曾祥勇，杨淋等.川渝红层软岩水平互层对桥梁扩大基础承载力影响有限元分析[J].重庆建筑，2009，8（5）：40-43.
[4]卿三惠，曹新文，谢强等.粉喷桩复合地基及软岩填料路堤的沉降控制研究[J].铁道工程学报，2010，（3）：28-32.