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: 118
Скачиваний: 0
kler, 1966) убеждает в том, что уклоны откоса всегда выше 35—40° (см. также данные Geoffrey, 1966). Столь большой диапазон уклонов определяется двумя обстоятельствами:
высотой склона и твердостью слагающих склон |
пород. |
Низ |
|
кие откосы обычно крутые; менее устойчивые |
породы |
спо |
|
собствуют ее |
уменьшению. Соответственно |
проявляется |
|
и устойчивость |
откоса. Процессы обваливания |
и осыпания |
всегда стремятся довести его до угла естественного откоса. Значение величины угла естественного откоса различны для склонов разной высоты и литологии.
Осыпь характеризуется слабовогнутым поперечным про
филем. В зависимости от |
размеров |
обломков, |
их |
состава |
|
и других |
факторов уклоны осыпи |
колеблются |
в пределах |
||
25—40°. |
Осыпь является |
наиболее |
динамичным |
образова |
нием. По мере отступания уступа и поступления продуктов разрушения в осыпь, она растет, вершина ее поднимается по отступающему уступу и последний сокращается (Щукин, 1973). Осыпь как бы срезает откос. При достижении бровки склона осыпь полностью вытесняет откос (гр. 1). Продолжи
тельность |
полного |
цикла развития |
осыпного |
склона |
зависит |
от литологии пород условий сноса |
и накопления материала |
||||
и высоты |
уступа. |
всех случаях и не всегда |
вершина |
осыпи |
|
Однако |
не во |
достигает бровки склона. Чаще всего физико-географические условия обуславливают пульсационное перемещение вер шины осыпи. В условиях же подмыва склона, когда про дукты осыпания удаляются полностью, осыпной склон заме няется уступом. В первом случае возникают крутые части склона, во втором случае — крутостенные или крутые склоны.
График 1. Схема развития осыпного склона и строе ние осыпного шлейфа (по Е. В. Шанцеру, 1966; упро щено). Обозначения: А — коренной массив склона; 1. 2. 3 — последовательные стадии осыпания и накопления осыпи.
16
Глава /. РАЗВИТИЕ КРУТОСТЕННЫХ СКЛОНОВ
§1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРА СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ КРУТИЗНОЙ СКЛОНА И ЕГО ВЫСОТОЙ
1. Крутые части склона. Крутостенные склоны. Происхождение
Под крутыми понимаются склоны с углом откоса выше «критического, не перекрытые осыпным, делювиальным и др. материалом. Примером могут служить склоны, подмываемые рекой, подрезаемые волновым прибоем, либо склоны, раз
вивающиеся |
на |
крыльях сбросов и взбросов. Динамическое |
|||||||
состояние пород у |
их |
поверхности |
определяется |
составом |
|||||
и типом слагающих склон |
коренных пород и его |
геологиче |
|||||||
ской структурой. |
Одним из основных |
процессов |
является |
||||||
выветривание. |
В связи |
с этим, крутые склоны |
имеют свои |
||||||
особенности |
развития, |
обусловленные |
соотношением скоро |
||||||
сти углубления долин и процессами |
выветривания |
(Bethune, |
|||||||
1967) и особенностью |
протекания |
процессов |
выветривания |
||||||
в условиях |
горных пород |
различной |
литологии |
(Faugéres, |
|||||
1966). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По мере развития, крутостенные склоны могут посте пенно перекрываться осыпью и крутой становится лишь верхняя часть склона. Это наиболее распространенный путь появления крутых частей склонов. Однако только таким образом невозможно объяснить появление крутых частей.
Немаловажную роль для появления крутых частей скло нов играет состав пород и геологическая структура. В. Думановский (Dumanowskl, 1967) показал, что горизонтальнослоистые плотные трещиноватые песчаники, вне зависимости от климатических условий, образуют склоны с верхней кру той частью и наклонной осыпью (он наблюдал подобные склоны в Судетах, Египте и Южном Китае).
Наличие бронирующего пласта, перекрывающего рыхлые породы также обусловливает появление обрывистой крутой части склона. Роль бронирующего пласта заключается в за медленном отступании уступа, что способствует его (уступа) сохранению (King, 1968). Уклоны такого уступа всегда со храняют откосы свыше 40° (Geoffrey, 1966).
Учитывая сказанное, развитие крутого склона полностью контролируется интенсивностью и характером накопления осыпи. В целом, здесь можно отметить два пути, по кото рым происходит развитие:
— прогрессирующее накопление осыпи и |
в резуль |
|
— регулярное удаление осыпного материала |
||
тате подмыва или других факторов. |
; |
|
' »*а*-СНс |
17 |
|
Д-316.-2 |
|
В |
первом |
случае, в |
результате осыпания и смещения |
||
продуктов выветривания |
откос |
(или крутой склон) |
отсту |
||
пает, |
осыпь |
растет. При разрастании последней, |
крутая, |
||
часть |
склона |
как бы срезается, |
вытесняется надвигающейся |
осыпью. „При достижении верхней осыпи бровки откоса
процесс осыпания |
прекращается: |
осыпь |
полностью |
вытес |
|||||||||
няет откос” (Дедков, |
1967 |
|стр. 10]). |
Та |
часть |
времени, |
ко |
|||||||
торая |
требуется для |
перемещения |
вершины |
осыпи |
(или |
||||||||
„точки |
перелома“ |
склона |
Сюрреля) до |
бровки |
|
крутого |
|||||||
склона |
означает |
время |
наиболее |
|
интенсивного |
развития |
|||||||
склона |
(Трофимов, |
1966). |
|
А. П. Дедков |
(1970) указывает,, |
||||||||
что продолжительность полного цикла |
(этого |
периода) |
раз |
||||||||||
вития |
склона может |
быть |
различной |
и |
зависит, |
|
главным |
||||||
образом, от высоты и характера слагающих склон |
коренных, |
||||||||||||
пород. |
Так, откосы, |
высотой в 20 |
метров, |
развитые |
в рых |
лых песчано-глинистых неогеновых и четвертичных отложе
ниях, исчезают под надвигающейся осыпью за |
20—25 лет; |
|||
высокие известковистые откосы (например, |
в Жигулях) тре |
|||
буют для этого цикла от нескольких десятков |
до сотен |
|||
тысяч лет. |
постоянным |
обновлением |
||
Во втором случае в связи с |
||||
экспозиции коренных пород крутой склон |
отступает парал |
|||
лельно себе вглубь водораздела. |
В оценке |
теории |
неравно |
мерности воздействия факторов на формирование склона
Крикмей (Crickmay, 1959) указывает, |
что |
склон |
отступает |
|||||
параллельно |
своему первоначальному |
положению |
только |
|||||
в том случае, если его |
основание подмывается потоком или |
|||||||
подрезается |
прибоем. |
|
|
мнению |
К. |
Терцаги |
||
Формирование крутых склонов, по |
||||||||
(1964), связано с разгрузкой внутренней |
напряженности мас |
|||||||
сива по |
мере |
врезания |
речной |
долины. |
На ранней |
стадии |
||
развития |
речных долин, врез |
реки определяет |
более или |
менее постоянную ширину долины, а большинство трещино ватых пород имеет еще значительное эффективное сцепле ние*. В связи с этим, в начальной стадии развития долины могут возникать вертикальные откосы. Их максимальная высота определяется значительным эффективным сцеплением и региональной трещиноватостью. По мере врезания долины (увеличение относительной высоты склона) возрастают сдви говые напряжения в породах. С этим связано появление все большего количества трещин и уменьшение эффективного
сцепления. |
В дальнейшем |
распределение |
нормального |
дав |
||||
ления |
на |
стенки |
трещин |
становится менее |
равномерным и |
|||
* |
Эффективное |
сцепление |
(Q) определяется |
К. |
Терцаги |
в |
виде: |
|
Сі = С .Ag/A], где С — сцепление сплошной породы; А — общая |
площадь |
|||||||
сечения через породу; Ag— общая площадь целиков |
(выделенных |
|
трещи |
|||||
нами) |
в сечении. |
|
|
|
|
|
|
18
в связи с локальной концентрацией напряжения отдельные блоки пород обрушиваются. Когда высота склона становится предельной, отдельные блоки по всей поверхности склона
превращаются в |
практически несвязную массу, которая по |
мере ликвидации |
сил сцепления смещается вниз. |
В описанном |
процессе проявляется эффект разгрузки |
внутренней напряженности массива (бортовой отпор), хо
рошо |
описанный |
в литературе |
(Сахарова, 1950; Соколов, |
||||
1955, |
1957; |
Лыкошин, 1953; Ступишин, 1955; |
Батыр, |
1961; |
|||
Гвоздецкий, 1966; Billings, 1954; |
Kieslinger, |
1960; |
Terzaghi, |
||||
1962 |
и др.). |
Эта |
напряженность |
массива может |
быть |
свя |
зана с наличием внутренних сил между отдельными элемен
тами |
горных пород. |
Появление внутренних сил |
объясняется |
||||
остаточной деформацией |
отдельных элементов. |
Если дефор |
|||||
мация |
не |
превосходит |
предела упругости горных пород, |
||||
в конечном счете, |
она |
так |
или иначе |
должна |
проявиться. |
||
Хорошим |
условием |
для |
ее |
проявления |
является |
увеличение |
высоты бортов долин (врезание реки).
В рыхлых породах подобный процесс, по-видимому, так же происходит, однако наличие бортового отпора связы вается не столько с остаточными деформациями отдельных блоков пород, сколько с наличием бытовой нагрузки. По
этому в жестких породах |
отделившиеся блоки |
четко |
разде |
|||||||
лены „рвами отседания“, а в |
более |
мягких |
породах |
этот |
||||||
процесс протекает |
скрытно |
(Трофимов, |
1964а). Конечным |
|||||||
выражением |
этого процесса |
является |
вполне |
определенное |
||||||
соотношение предельного |
угла |
откоса |
крутого |
склона |
с его |
|||||
предельной |
высотой, |
которое |
можно |
представить, |
по тер |
|||||
минологии |
А. К. Гусева |
и |
А. |
А. Гусевой |
(1961), |
как |
„вре |
менно-предельное“. Наибольшая крутизна склона опреде ляется здесь региональной трещиноватостью и ориентацией трещин по отношению к склону, а также определенным соотношением форм склона с простиранием слоев. Послед нее положение было проверено Фридрихом (Friedrich, 1962) на склонах долины Грос-Вейсах, заложенной в доломитах
иизвестняках.
2.Основные пути развития крутостенных склонов на территории Среднего Поволжья
Наблюдения за развитием крутых склонов и крутых ча стей склонов на территории Среднего Поволжья позволили отыскать наиболее общие пути их эволюции. В результате обобщения (Бабанов, Трофимов, 1967а), они сводятся к ряду следующих случаев (гр. 2):
1. Склон отступает параллельно себе с сохранением вер тикальной стенки уступа (7.90°), что иллюстрируется графи ком 2 (I, А). Такой вариант возможен при преобладании
2* |
19 |