Файл: Трофимов, А. М. Основы аналитической теории развития склонов (на примере осыпных и делювиальных).pdf

жения. Сезонность процессов обусловливает пульсацию ско­ ростей (Niemirowski, 1964; Pissart, 1964 и др.). Различия в угловых значениях склона показывает зависимость, весьма далекую от линейной по времени. Различия в размерах также обусловливает значительные амплитуды в минимумах и мак­ симумах скоростей. Поэтому нет сколько-нибудь веских оснований говорить о постоянной скорости смещения обломочного материала (даже при сплошных смещениях), что доказано также результатами 16-летних наблюдений Писсарта (Pissart, 1964).

Резюмируя вышесказанное, можно подвести некоторые итоги относительно интенсивности развития осыпи:

смещение поверхностного и близлежащих горизонтов.

2.Интенсивность смещения материала определяется се­ зонностью явлений, угловыми характеристиками склона, размерами обломков и т. п.

3.Интенсивность смешения осыпного материала может быть пульсационной, ритмичной, цикличной (соответственно климатическим и сезонным циклам), эпизодической, случай­

ной и каждый раз в различных масштабах.

4. Различный характер проявления интенсивности движения обусловливает различия видов смещения.

§ 2. ДЛИНА ОСЫПИ

При определении формы, размеров осыпи и других харак­ теристик, наиболее значимыми являются уклоны (ее вариации)

где длина пути (/) обломка является функцией его диаметра. Уравнение (1.2.2—1) справедливо для уклонов, не ниже кри­ тических, следовательно применимо только к осыпям.

Анализируя уравнение (1.2.2—1) можно отметить, что диаметр обломка зависит, в какой-то степени, от высоты стенки откоса, что было обосновано в одной из ранних работ (Трофимов, 19646) и в дальнейшем подтверждено на конкретных примерах Н. В. Хмелевой, Ф. В. . Никулиным

66

и Б. Ф. Шевченко (1971). Приводя тщательные изучения морметрии склонов по 56 снятым профилям, Тинклер (Tink­ ler, 1966) показал, что длина осыпи непосредственно зависит

составом слагающих склон коренных пород. Немалую роль здесь играют также характер поверхности осыпи и величина

ß — уклон откоса, d — средний диаметр обломков, т — коэф­ фициент, характеризующий состояние поверхности откоса, Н — общая высота склона.

Вопрос о длине осыпи, а в особенности обвалов, волнует географов и инженеро-геологов гораздо больше с прикладной точки зрения. Над этим вопросом работают многие специа­ листы, одкако аналитического решения (1.2 .2 —2) пока что нет. Эмпирическое решение вопроса о длине обвала с целью получения прогнозных характеристик привел Е. К. ГречищеВ (по Коломенскому, Комарову 1964). На основании изучения 234 обвалов (естественных и искусственных), им были выве­ дены зависимости L от h и ß для среднемаксимальных случаев

Первое из этих уравнений справедливо для свежих массив­ ных песчаников; второе — для выветрелых разностей пород.

Приближенное решение функции (1.2.2—2) может быть получено теоретически, исходя из условия, что весь обвали­ вающийся и осыпающийся материал скапливается у основания склона и укладывается здесь с уклоном, определяемым функцией (10). Решение плоской задачи можно проиллюстри­ ровать исходя из равенства

ляющихся у основания склона осыпных или обвальных пород, с — коэффициент, учитывающий изменение объема материала в осыпи в связи с постотностью и т. п.

Объем Ѵп можно представить как произведение высоты склона на глубину, на которой намечается и далее происходит

обвал, то есть используя обозначения, данные в (1.2 .2—2 ) запишем

(1.2.2 —4a, б)

откуда длина осыпи выразится через известные величины как

I — 2/А '___________1________

(Я — К) COS et (fx — Ctg ß) (1 — с).:]•

§3. УГОЛ ОТКОСА ОСЫПИ

1.Зависимость угла откоса осыпи от размеров

обломков и их состава

Рассматривая осыпь как сыпучую среду, лишенную сил сцепления, можно предположить, что устойчивость ее обусловливается силами внутреннего трения. Логический анализ условий равновесия каждой из частиц на склоне при­ водит к выводу (Девдариани, 1967), что угол естественного откоса осыпи определяется углом трения покоя или внутрен­ ним трением (10)

> = tg a .

Из равенства (10) следует, что ни масса, ни размеры и состав обломков не играют существенной роли при формировании откоса сыпучего материала.

В 1954 году М. И. Иверонова привела данные, свидетель­ ствующие, что все перечисленные характеристики обломоч­ ного материала так или иначе отражаются на величине уклона осыпи. Ниже приводится таблица 10, в которой систематизированы данные различных исследований по опре­ делению угла откоса для различных групп пород и для раз­ личных размеров обломков.

Из таблицы видно, что характер состава и размеры обломков могут обусловить различия в углах откоса порядка 16° (26—42°) *. Кроме того, из таблицы 10 заключаем, что чем больше размер обломков (для определенной группы пород), тем больший угол покоя они образуют. К такому же

68

Т а б л и ц а 10

Величина угла откоса осыпи для различных групп пород (по даным различных авторов)

69

I