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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 150

Скачиваний: 0

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

о б л а сть преобладающ ей денудация

I

График 34. Основные области осыпного склона: область преобладающей депудации и область пре­ обладающей аккумуляции (иллюстрация к определе­ нию кривизны цоколя склона).

личении этого объема (Ѵ + ДІ^) точка Д перейдет в поло­ жение Аг; при V + ДѴ2 — положение Л3 и т. д. Следовательно, положение точки перелома склона А является функцией объе­ ма аккумулятивного материала

y= *f(V ),

(1.3.1-1)

где у — положение точки А при соответствующем

значении

координаты X.

С другой стороны, чтобы пополнился первоначальный объем V на величину V + ЬѴ„, необходимо следует разру­ шение крутой части (ибо за счет разрушения последней происходит наращивание осыпи или делювиального шлейфа). Как видно, перемещение точки происходит более сложным образом и положение ее определяется не только зависи­

мостью (1.3.1 —1), а более

сложной,

 

v = < p

( x ) ; y = f ( ?(*)),

(1.3.1'—2)

,где X приобретает значение глубины выветривания и эффек­ тивности денудации.

Следствием одинаковой интенсивности денудации крутой части склона является параллельное их отступание, если материал будет полностью удаляться. Если же учесть, факт формирования осыпи или делювиального шлейфа, разрастание последних будет способствовать формированию цоколя коренных пород или „ядра“ склона (Пиотровский, 1961).

Точка перелома склона описывает этот цоколь в своем поступательном движении вперед — вверх. Поэтому, зная

законы перемещения точки перелома склона, можно гово­ рить о характере кривизны цоколя. Аккумуляция сносимого со склонов материала происходит на различные по конфигу­ рации цоколи; с этим связываются различия в конечных

формах склонов.

§ 2. ФОРМА ЦОКОЛЕЙ СКЛОНОВ В ПРИРОДЕ

Вопрос о характере кривизны цоколя коренных пород, формирующегося под слоем снесенного материала очевидно можно считать дискуссионным.

Еще в 1866 году Фишер (Flcher, 1866) предполагал, что обломочный материал, нагромождаясь у основания склона, должен обусловливать формирование криволинейной формы коренных пород.

О выпуклой кривизне поверхности коренной породы впервые высказали свои мнения Пейдж (Paige, 1912), Лоусон

(Lawson,

1915)

и Брайн (Bryan,

1922). Давая механизм

обра­

зования

педиментов

Пейдж,

Лоусон

и

Брайн (по

книге

В. М. Девиса,

1962)

объясняли, что крутой фронт гор отсту­

пает, сохраняя

постоянную крутизну.

За

счет этого

проис­

ходит наращивание слоя наносов, сохраняющих более-менее однотипный угол наклона. По мнению М. В. Девиса (1962) Лоусон подчеркнул один момент, который впервые отметил Пейдж, а именно, что поверхность коренной породы под слоем наносов имеет выпуклый профиль.

Основу этих идей положил в свою теорию Леман (Leh­ mann, 1933). Кривизна цоколя по этой теории обусловлива­

ется характером

соотношения

сноса материала в осыпь и

его накоплением. Общий расчет

привел к тем же результа­

там: кривизна цоколя получилась выпуклой.

В дальнейшем

Беккер и Ле

Гё (Bakker, Le Heux, 1946,

1952), применяя метод математического анализа, создали общую картину механизма формирования склонов, подтвердив тем самым предыдущие выводы. Кривизна цоколя соответ­ ствовала у них параболе, обращенный выпуклостью вверх и

График 35. Поперечные профили склонов, иллюстрирующие характер кривизны цоколей.

А — поперечный профиль правого коренного склона долины

р. Уруссу (ТАССР).

Обозначения: 1— суглинистый

материал; 2 — щебень корен­

ных пород. Коренные породы:

серовато-грязно-зеленые мер­

гели.

Б — разрез левого склона главного

створа Горкинского ов­

рага (окр. г. Казани).

Обозначения: I — пески различного

механического состава;

местами линзообразное залегание с

различным выражением

косой слоистости; 2 — глины; 3 — супеси, суглинки.

ПО

зависела

от

характера

 

 

 

поступления

и

сноса

 

 

 

материала.

Эти

решения

 

 

 

в дальнейшем были усо­

 

 

 

вершенствованы

(Van

 

 

 

Dijk, Le Heux 1952; Loo-

 

 

 

man, 1956 и др.), однако

 

 

 

выпуклая кривизна цоко­

График 36.

Характер цоколя склона, сло­

ля подтвердилась.

 

Проанализировав об­

женного

чередованием пород различного

ширный материал, касаю­

литологического состава (правый корен­

ной склон

дол. р. Уруссу, ТАССР). 1 —

щийся

склоновых

отло­

песчаники;

2 — переслаивание мергелей с

жений, Е. В. Шанцер

глинами

и

аргиллитами; 3 — покровный

(1966)

приходит к выво­

суглинок со щебнем коренных пород.

ду о выпуклой

кривизне

 

 

 

коренной породы под слоем осыпных или делювиальных отложений.

Будучи погребено под слоем снесенного материала ядро склона практически не деформируется; во всяком случае, деформация его значительно меньше, чем других частей склона. Если же удаляющаяся со склона осыпь обнажит коренные породы, они сразу же окажутся под воздействием процессов выветривания и денудации; последующее удаление выветрелого материала приведет к деформации цоколя и кривизна его изменится. Не подвергается воздействию вы­ ветривания (или подвергается в гораздо меньшей степени) только та часть коренных пород, которая перекрыта скло­ новыми отложениями. Следовательно, проверка гипотез и

предположений

может быть

проверена

только

путем вскры­

тия

цоколей

в

естественных условиях. Подобны , работы

проводились

на

территории

Татарии

и дали

ряд разрезов

(гр.

35), подтвердивших выпуклую кривизну цоколей склонов

(Трофимов, Бабанов, 1965).

 

 

 

§ 3. УРАВНЕНИЕ БАЛАНСА МАТЕРИАЛА НА СКЛОНЕ (ПРИ ВЕРТИКАЛЬНОЙ КРУТОЙ ЧАСТИ СКЛОНА)

Характер развития склонов определяется соотношением прироста и удаления материала из области аккумуляции.

В связи с этим, механизм формирования склонов обуслов­

ливается уравнением баланса аккумулятивного материала.

Это уравнение

определяется

всеми факторами,

влияющими

на изменение конфигурации склона, и в первую

очередь —

интенсивностью

выветривания

и денудации.

 

На основании приведенных выше рассуждений для одно­ родного в геологическом отношении строения склона можно составить довольно точное уравнение баланса с учетом пористости аккумулятивного материала и интенсивности

111

выветривания и денудации. С одной стороны (гр. 32) объем снесенного материала для некоторого фиксированного х может быть представлен в виде

X

(1 .3.3-1)

v d = (У72р) - § y d x ,

О

 

X

где ^ y d x — объем коренных пород склона под слоем снесен-

о

 

 

 

 

 

 

 

 

ного материала (объем цоколя).

 

 

 

 

 

С другой стороны, этот обьем состоит:

 

снесенных

— из оставшегося

объема

твердого

скелета,

с крутой части

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ѴТ1. = (А* - J y d x ) (1 - х ) ,

 

 

(1.3 .3 -2)

 

 

 

о

 

 

 

 

 

— из пустот, образовавшихся

при отложении

материала

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

= (* * -

j ydx)

(1 “ *) n

h

•

<1-3-3 - 2)

 

 

 

0

 

 

 

 

 

Таким образом,

общий объем

ѴА выразится

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

ѵ л =

УТ8 +

ѵ ауст=

( hx ~

f У * х ) .

 

(1 .3.3-4)

 

 

 

 

 

ö

 

 

 

где: m — пористость

осыпи

(отношение объема

пустот

к общему объему аккумулирующего материала);

(отношение

л* — коэффициент

интенсивности

денудации

объема уносимого материала к общему объему поступаю­ щего).

Составляя уравнение баланса материала на склоне из

(1.3.3—1), (1.3.3—4),

получим

 

о

о

< І А З ~ 5 >

 

Объясняется уравнение следующим образом: в случае удаления части материала из области аккумуляции, точка перелома склона несколько опустится, то есть возобновится экспозиция части коренных пород. Последнее, в свою оче­ редь, обусловит большую возможность для разрушения коренных пород и больший прирост материала в область аккумуляции.

112

Уравнение (1.3.3.^—5) можно переписать в виде

 

 

f =

i l ^ L

h x +

%f^ - \ y d x .

(1.3.3—6 )

 

 

2 ( і

1 —

т

1 — m j

 

Продифференцировав обе

части

равенства по х,

получим

 

 

(1

dx

 

1 — т

 

1 — т

(1.3.5—7)

 

 

 

 

 

откуда

будем

иметь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 — т С

ydy

(1.3.3—8)

 

 

 

(1 J (* — /Я)^ + ( 1 — *)Л

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

и после

интегрирования

 

 

 

 

 

 

(1

* — m\_h

%— т \

1 — X h ) J

(1.3.3—8а)

 

 

получим уравнение логарифмической кривой поверхности цоколя.

Имея в виду, что

 

 

 

X — т <

1 и -£ < 1

 

1 — X

 

Л

 

формулу (1.3.3—8а) можно

представить в виде

разложения

в логарифмический ряд

 

 

 

(1 X— т\_2 \ h J

3 \ l - x J \ h J

 

 

 

) * - • ] •

<L3-3- 9)

Отсюда, ограничиваясь первым приближением

(пренебрегая

высшими членами), можно получить

 

X =

 

 

(1.3.3-10)

либо

(1.3.3-10)

Формула цокольной линии (1.3.3—8а) является наиболее точной и общей для вертикального склона с учетом пори­ стости аккумулятивного материала и интенсивности денуда­ ции, а (1.3.3—10) — приближенной.

д-316—8

113

Смотрите также файлы