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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 134

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

График 21. Кумулятивные (интегральные) кривые осыпного мате­ риала.

Следовательно, изменению кривых способствует как умень­ шение общего числа фракций, так и увеличение процентногосодержания отдельных (в основном, малых) фракций.

Во всех приводимых случаях графика 21 отмечается (помере перехода от основания к вершине осыпи) выравнивание или стремление к выпрямлению кривой. Это положение

решающим

образом

связано

с

увеличением

процентного

содержания

малых

фракций.

Если

в осыпи 2

 

(график 21)

у основания фракция

1 составляет 0%, на втором

метре

5%,.

то

у вершины — 93%. На графике

это

изменение связано

с постепенным

выпрямлением

кривой, которая для 4 метра

до

значимости

у =

90%,

вообще

говоря, могла

бы

быть

выражена прямой линией.

В

предельном случае кривая, вы­

прямляясь,

будет

стремиться

к оси

у,

однако

никогда не

совместится с последней. Последнее положение объясняется

тем, что в осыпи всегда

присутствуют

несколько фракций,,

т. е. обломочный материал

осыпи никогда

не

может быть

одинакового размера.

 

 

в связи с наличием хаотич­

Однако в некоторых случаях,

ности

в

распределении

материала, крупная фракция при

переходе

к вершине осыпи

может увеличиваться. С этим

положением может

быть

связано

частичное

выполаживание

кривой

(осыпь б,

кривые

для

2

и 3

метров;

график 21),.

вцелом, не являющееся характерным для остальных осыпей. Обобщая сказанное, можно отметить, что характер куму­

лятивных кривых в известной степени можно определять путем сопоставления значимости общего количества фрак­ ций и их процентного содержания одних осыпей относи­ тельно других. Последнее положение может лечь в основу

76


оценки распределения осыпей на определенные типы (Борсук, Симонов, 1968). В связи с этим возникает вопрос о необхо­ димости аналитического описания кумулятивных кривых.

Первый опыт в этом направлении был сделан с целью определения общей формулы кривой распределения. Учиты­ вая, что графическое сопоставление кривых весьма трудо­ емкий процесс, выискивалось такое уравнение, которое смогло бы с достаточной точностью аппроксимировать полученные точки кривой. Учитывая основную особенность полученных точек кривой (график 21), где таблица из п пар значений

Х й\

Х 4;

...

Х п

(1.2.4—2)

ѵ0;

У й

.

. . у п

 

имеет равные разности значений аргумента, т. е.

Хі х 0= х2 х х= ... = х п — х п_ і = А = Дх,

можно показать, что такому условию отвечает интерполя­ ционное уравнение Ньютона. В частности, для таблицы (1.2.4—2) при равных разностях значений аргумента, значения этой таблицы, пользуются следующим расположением раз­ ностей

 

 

 

 

*0 У о

 

 

А2 ,,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X,

У х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ду, V «

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X * Уі

XX

Л _уі

А>

 

 

Ѵо А' У „.

 

 

 

 

 

Ay

2

Д2

 

 

 

 

 

 

 

х3 Уз

 

Д2У,

Д V,

 

 

 

 

 

 

 

 

х4 У 4

АУз

 

 

 

 

 

 

 

В этом

примере

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лл

= л + і -

у г-

д2л

=

АУлч 1-

Лл ;

д3л = д2у хи -

д2л ...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1.2.4—3)

равенство

(1.2.4—3) можно выразить

в

общем виде

 

 

 

 

 

 

 

+

Q )У х _ а -

 

-

+ (- 1 )Ѵ о

(1.2.4—4)

а значение у

(для

общего

случая)

 

 

 

 

 

У \ — У о

+

( }

) АУо +

Q ) A lV o

+

... + Л Ч -

(1 .2 .4 —

Учитывая (1.2.4—4)

и (1.2.4—5),

можно прийти

к упоми­

наемой нами формуле

Ньютона

 

при

 

равных значениях аргу­

мента

 

 

I дУо -V—*о

, Д2У0

(х — х0) (х - х,) ,

 

 

У

 

 

 

У

о + —■• —гг" + т;---------

7Г,--------+

 

 

 

, длЛ

(X

— х в) ( х

— X , ) . . . ( х —

х я_ , )

(1.2.4-6)

 

 

+

 

 

--------------- ---- ------------------------------

77


Рассматривая значение фракций на каждом метре осыпи, можно отметить, что у 0 = 0; л:0 = 0; А — 1; Д ;0 = Ф, (значение фракции 1 для данного метра осыпи). Учитывая это и произ­ ведя замену

 

о,--! = (•*— 1)

 

 

 

 

 

(1.2.4—7)

 

a/_2 = U — 1) (л: — 2)

 

 

 

 

 

а,_п = ( х — 1)(х —2

— п)

 

 

 

уравнение (1.2.4—6) для осыпей перепишется в виде

Ф,х +

& *У о

СІ;_ХХ

А3Уо

О і - г Х

4-

+ П!

а'~10 Х'

(1.2.4-8)

2 !

3!

где у — есть

суммарное

значение

фракций

при

данном

х ( х = 1 ) .

В уравнении (1.2.4—8)

степень,

под

которой стоит

знак дельта, соответствует значению факториала,а значение

(і — п) на единицу

меньше этой

величины. Учитывая сказан­

ное, уравнение

перепишется

в общем виде

 

Ф,

\

4

Д2у

+

... +

Д»ѵ

\

(1.2.4—9)

•> I

 

 

Л' (

 

 

 

 

7 \ 0/-

(л- 1))

 

Ч

 

 

 

 

 

Если принять за идеальный случай равномерное распре­ деление фракций на каждом метре осыпи, то можно получить уравнение, которое можно назвать

Ф, = 9.09(9)х.

(1.2.4-10)

нормальным распределением. Кумулятивная кривая такого уравнения выражается на графике 22 прямой линией. Вообще говоря, такого распределения в природе не существует, а все полученные кумулятивные кривые располагаются либо выше

График 22. Основные типы кумулятивных кривых для крупнообломояного материала осыпей.

78


прямой (1.2.4—10), либо

пересекают

ее в

различных

точках

(гр. 22). В соответствии

с

наличием подобного распределения

относительно

кумулятивной линии

(1.2.4—10),

можно

выде­

лить три крайних типа кривых

распределения:

выше линии

I тип. Кумулятивные кривые

располагаются

(1.2.4—10),

не

пересекая

ее. Из всех изученных осыпей

такому типу соответствуют около

53% кривых распределения.

II тип.

Распределение

кумулятивных

кривых,

близкое

к нормальному. Эти кривые

пересекают

линию (1.2.4—10)

в различных точках и общее их количество

достигает

32%.

III тип.

Кумулятивные

кривые

отмечены

у

15% осыпей

от всех изученных.

характеризуется малым общим коли­

Таким образом, тип I

чеством фракций и большим процентным содержанием малых, а тип II — наличием всех или почти всех фракций, где их процентное содержание либо одинаково, либо большие функ­ ции имеют большее процентное содержание. В связи с тем, что менее устойчивые породы легко распадаются на малые частицы, а более устойчивые дают различие с преобладанием крупных фракций, типу I могут соответствовать осыпи, сложенные менее устойчивыми породами, а типу III — осыпи, сложенные наиболее устойчивыми породами. Нейтральное положение занимают осыпи, относящиеся к типу II. Таким образом, предложенная нами классификация кумулятивных кривых по типам отражает, в основном, литологический принцип.

2. Медианный диаметр и коэффициент сортировки осыпного материала

Величина медианного диаметра (Md) по мере перехода от основания к вершине уменьшается, стремясь к тем отдель­ ностям, которые являются наиболее устойчивыми для опреде­ ленных пород. Эта тенденция весьма устойчива. В частности, только в 5 случаях из рассмотренных нами 114, отмечаются некоторые незначительные отклонения.

Коэффициент сортировки материала по поверхности осыпи определяется как отношение квартилей Q3/Qi на кумулятив­ ной кривой и показывает степень выраженности отдельных фракций обломочного материала. В силу специфики построе­

ния кумулятивной

кривой, значение Q3 никогда не может

быть равно Q,, отсюда 50 никогда

не может

быть

меньше,

либо равно 1.

распределения

выраженного уравнением

У нормального

(12.4—10) 50 s» 3.

Влево от этой линии коэффициент

сорти­

ровки уменьшается, вправо — увеличивается.

Таким образом,

выделенные нами типы кумулятивных кривых должны харак­ теризоваться своими коэффициентами сортировки.

79