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: 124
Скачиваний: 0
На графике 56 показана диаграмма для осыпных и делю виальных отложений, эти отложения образуют два поля, хорошо разделяющих друг от друга. В связи с минималь ными значениями окатанности осыпных обломков поля их точек располагаются вблизи горизонтальной оси. Поле точек проб делювиального материала располагается выше.
3. З ак о н о м ер н о с ти р асп р ед ел ен и я |
к р у п н о о б л о м о ч н о го |
м атери ала д ел ю ви я по |
ск л о н у |
Закономерное распределение обломков по величине по длине делювиального шлейфа также можно отнести к числу четких генетических признаков.
При определении закономерности распределения Md по склону для делювиального материала были выявлены две различных зависимости, характеризующие делювий плос
костного |
и линейного смыва. Общая же зависимость, |
пока |
||
зывающая |
наиболее вероятный |
вид связи |
Md(/) характери |
|
зуется уравнением прямой линии (2.3.3—3). |
отложениях |
плос |
||
Крупность материала в делювиальных |
||||
костного |
смыва определяется |
крутизной |
склона (гр. 57). |
|
Эта зависимость выражается корреляционным уравнением |
||||
|
Md = 1,3 + 0,093а |
(2.3.5-1) |
тизны склона и возрастанием нагруженности потока обло мочным материалом. В области аккумуляции (от точки В до точки Д) снова наблюдается укрупнение материала до точки С, в которой происходит наиболее интенсивное выпадение
материала в осадок. К периферии области |
аккумуляции про |
||
исходит резкое уменьшение Md. |
|
склону обломков |
|
Таким образом, |
в распределении по |
||
делювиального материала этого |
подтипа |
отмечаются два |
|
пика, приуроченные к областям |
наибольшей денудации и |
||
наибольшей аккумуляции. |
|
|
|
4. |
О р и ен ти р о вка |
о б л о м к о в |
Надежным генетическим признаком делювиальных отложе ний является ориентировка большой оси обломков.
Ориентировка современного делювиаль ного материала, образованного плоскостным смывом, аналогична ориентировке обломков в нижней части осыпи (гр. 59): длинная ось обломков перпендикулярна падению склона.
Для делювия, образованного линейным смывом, в ориентировку обломков кор рективы вносит преобладающее направле ние потока (часто несовпадающее с паде нием склона) и положения обломка на конусе выноса. Здесь можно выделить два случая:
— При совпадении направления потока на конусе с падением склона, длинная ось обломков ориентирована перпендикулярно к ней;
— При несовпадении направления по тока на поверхности конуса с падением склона, длинная ось обломков откло
няется от линии простирания склона на правой стороне конуса по часовой стрелке, а на левой — против часовой стрелки. В результате этого ориентировка обломков по отношению к простиранию склона зависит от их положения на конусе выноса, однако не отклоняется более чем на 40°.
Изучение крупнообломочной фракции в современных солифлюкционных образованиях, имеющих локальные разви тие на севере Приволжской возвышенности, показало, что их гранулометрические и морфометрические коэффициенты определения происхождения этих отложений (Трофимов, Бутаков, 1971).
Надежным генетическим критерием в этом случае яв ляется ориентировка большой оси обломков. Многочислен ные замеры показали, что в солифлюкционных отложениях обломки ориентированы преимущественно по падению склона
'(гр. 59), т. е. |
перпендикулярно |
по отношению к делювиаль |
ным обломкам и осыпным в |
нижней части осыпи (см. |
|
график 28). |
Такое положение |
материал приобретает в ре |
зультате вязко-пластического перемещения в суглинистой массе вниз по склону, что отмечалось также другими иссле
дователями |
(Рихтер, 1955; Борсук, |
Симонов, 1956 и др.) |
|
5. В ы воды |
|
Подводя |
итоги, можно сделать |
ряд выводов: |
1. Наибольшее значение для выявления генетических признаков крупнообломочного материала делювия имеют: медианный диаметр, коэффициент сортировки S5, окатанность, распределение материала по крупности по поверх ности склона, ориентировка длинной оси обломков.
2.Осыпные и делювиальные отложения хорошо разде ляются на гранулометрископической диаграмме.
3.Количественные изучения склонового крупнообломоч ного материала помогает не только установить надежные генетические признаки различных типов отложений, но и раскрыть механизм их формирования.
§ 6. НАИБОЛЕЕ ВЕРОЯТНЫЙ ПРОФИЛЬ РАВНОВЕСИЯ ДЕЛЮВИАЛЬНОГО ШЛЕЙФА
Массовое профилирование делювиальных шлейфов на склонах Среднего Поволжья, сложенных комплексом пород татарского яруса верхней перми, представленных мергелями, глинами с подчиненными слоями известняка и доломита показывает, что зависимость мощности делювиального ма териала по длине шлейфа может быть охарактеризована
180
графиком |
60. |
Здесь |
по |
|
||
оси X — длина |
шлейфа; |
|
||||
однако |
для |
приведения |
|
|||
к единой |
масштабности |
|
||||
использовалось |
понятие |
|
||||
условной длины /20 (ме |
|
|||||
тодика описана в разделе |
|
|||||
об осыпях). Аналогично |
|
|||||
введено |
понятие |
услов |
|
|||
ной высоты (/10). Все по |
|
|||||
лученные |
|
поперечные |
График 60. Наиболее вероятный (получен |
|||
профиля |
|
делювиальных |
ный с помощью обобщения) профиль равно |
|||
шлейфов |
|
приведены |
к |
весия делювиального шлейфа (в условных |
||
|
единицах). |
|||||
условному |
и |
точки |
их |
|
||
нанесены |
на |
график 60. |
|
В связи с тем, что положение ряда профилей друг на друга
дает представление о каком-то |
среднем, |
наиболее вероят |
||
ном профиле, он и принимался за |
устойчивый профиль |
рав |
||
новесия делювиального |
шлейфа. |
|
|
|
Полученное поле точек характеризует нелинейную связь. |
||||
Точки поля образуют вполне закономерное |
сочетание. |
Кор |
||
реляционное отношение |
гд = 0,82 ± 0,06; достоверность |
его, |
||
найденная по стандартным критериям, высшая. |
|
|||
От периферии делювиального |
склона, |
где располагается |
наиболее мелкий обломочный материал, обладающий наи
меньшими значениями уклонов |
(от 1—2° до 3—5°), совместно |
||
с ростом |
мощности отложений |
и размеров |
обломков, увели |
чиваются |
и уклоны (вначале |
до 5—7°; |
выше до 12—14°). |
Таким образом, наиболее вероятным профилем равновесия делювиального шлейфа должен быть вогнутый профиль, что хорошо иллюстрируется приведенным графиком (60). Подоб
ный профиль вполне может быть описан функцией |
вида |
||
у = аетх + с, |
|
(2.3.6—1) |
|
где а, то— коэффициенты уравнения; |
с — свободный |
член. |
|
Выбирая граничные условия |
таким |
образом, чтобы ,у = 0 |
|
при л: = 0, из (2.3.6—1) получим |
|
|
|
у/ = аетх- |
1. |
|
(2.3.6—2) |
В частности, для изображенного на графике 60 осредненного профиля делювиального шлейфа, коэффициенты имеют следующие значения: а = 1,103; то = 0,115 и профиль равно весия для условного шлейфа имеет вид
у— 1,103е°'115дг— 1.
Вкаждом конкретном случае коэффициенты а, то должны носить самостоятельное значение.
181
Учитывая, что в процессе развития делювиального шлей фа переработка его может осуществляться главным образом двумя путями:
—рост шлейфа, при котором точки профиля на графике во времени возрастают и
—сокращение шлейфа, в результате чего перемещение то
чек профиля во времени имеет обратный знак, |
|
||
уравнение развития его во |
времени занимается следую |
||
щим уравнением |
|
|
|
|
y = aemx±mJ- \ , |
(2.3.6—3) |
|
где: t — время; |
± т 1— коэффициент пропорциональности. |
||
Знак плюс |
перед /га, здесь |
соответствует |
первому пути |
развития, знак |
минус — второму. |
|
Глава 4. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ
РАЗВИТИЯ ДЕЛЮВИАЛЬНЫХ СКЛОНОВ
§ 1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ РАЗВИТИЯ ДЕЛЮВИАЛЬНОГО СКЛОНА
Исследования по развитию склонов А. С. Девдариани (1966), Суше (Souchez, 1964) и других исследователей в ос нове своей, при оценке сил влечения материала, сопротив ления его сдвигу и т. п., так или иначе исходили из ньюто новского уравнения движения вязкой жидкости (Великанов, 1950). Принимая далее в основу их условие о пропорцио нальности скорости смещения сносимого материала уклону вполне приемлима следующая методика расчета (гр. 61).
График 61. Иллюстрации к составлению исходного урав нения делювиального склона (объяснения даны в тексте).
162
На склоне с уклоном а плоскостной сток смывает ма териал, мощностью в точке х с равной а. Если плоскостной
сток насыщается взвешенным материалом, то он обладает степенью насыщения р.
Сила влечения, равная слагающей силы тяжести всего насыщенного склонового стока мощностью а может быть выражена в виде произведения pg(H — у) sin а. (Здесь g — ус корение силы тяжести; смысл других обозначений ясен из гр. 61). Однако этой силе противостоит обратно направ ленная сила внутреннего трения, равная градиенту скорости
/ d v \
на единицу мощности ( — р.---- ).
\d y J
Равновесие сил выразит равновесное состояние
Ни |
(2.4.1 —1) |
V — = |
|
*Ѵ |
|
где: у — коэффициент вязкости.
Путем решения и несложных преобразований уравнения
(2.4.1 —1) |
получим скорость |
|
|
|
|
||
|
|
|
V = (g sin ajx/p) ( Н у - - 0 |
|
|
|
|
и элементарный |
расход |
|
|
|
|
||
|
|
|
q = J vdy = |
Р, |
|
(2.4.1 - 2) |
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
насыщенного |
взвешанным |
материалом |
плоскостного |
стока |
|||
на склоне. |
|
|
|
как |
показал |
Суше |
|
При уклонах склонов менее 20°, |
|||||||
(Souchez, |
1964), |
sin а в уравнении (2.4.1—2) |
вполне |
можно |
|||
заметить |
через |
тангенс угла. В таком |
уравнение (2.4.1—2) |
||||
перепишется |
(при Н — а) |
|
|
|
|
||
|
|
|
< 7=^-|Г ра3“^ - |
|
(2.4.1—3) |
||
|
|
|
3|і |
Эх |
|
|
|
Интенсивность сноса (/) может быть определена величиной |
|||||||
|
|
|
I = Ъд/Ъх, |
|
|
|
|
откуда |
|
|
|
82у |
|
|
|
|
|
|
/ |
|
(2.4.1-4) |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
3|Х Рga3 |
|
Интенсивность / можно заменить (рассматривая процесс во времени) как Ъу/Ы. Наконец, произведя замену k = (l/5[i)gpa3, из уравнения (2.4.1—4) придем к предложенному ранее Кал-
183