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
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