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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
с высоким значением коэффициента корреляции (г = 0,94).
Здесь а — крутизна склона в градусах.
У делювия, сформированного линейным смывом, распре­ деление Md по склону более сложное. В качестве иллюст­ рации одного из вариантов зависимости Md (/) можно при­ вести достаточно характерный для природы пример (гр. 58). В связи с незначительной силой потока в верхней части склона вымывается (и соответственно отлагается) более
мелкий материал. Вниз по склону крупность материала нарастает до зоны, в кото­ рой поток обладает наиболь­ шей силой (гр. 58, точка А). Здесь наблюдается наиболее крупный материал области размыва (от бровки до точки В). От точки А к точке В (переход от области денуда­ ции к области аккумуляции) размер обломков закономерно
уменьшается транспортирую­
Г р а ф и к 57. З а в и с и м о с т ь M d к р у п н о ­
о б л о м о ч н о го д е л ю в и а л ь н о го м ате ­ щей силой потока. Последнее
р и а л а о т у к л о н а с к л о н а (а ). связано с уменьшением кру-
178

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)


* *
Г р а ф и к 59. О р и е н ­ т и р о в к а б о л ь ш о й о с и о б л о м к о в д е ­ л ю в и а л ь н о го ( а ) и с о л и ф л ю к ц и о н - н о г о (б ) м ате р и а л а .
179

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

у1,103е°'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 — =

 

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