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: 121
Скачиваний: 0
о <и
U Srf
О т
ІЙа) •
о о«8*
Ä« « а* <в s
н Ю
о . о
0#к g*
о с
g o * !
0 - 5
в «ОЯВ
35 СО erо
ü О,
—в>
д а в
о о
%шприведенных
о ю
в 2
о О* со О)
CUS
- а,
Кдля
2 с |
|
■Ѳѵ^зависимости |
|
2 « |
|
9*s |
|
*S5 |
|
о Си |
названной< J |
О«сен |
|
з £ |
|
S |
|
er « |
|
<и СВ |
вид |
5 g |
С о |
|
f Ü^показан |
|
. |
и . |
СОО |
2 |
*, « |
|
* § |
|
О Ч С |
|
о >» |
|
s g
äS (-■ »
25
|
|
|
|
Таблица 1 |
|
Зависимость |
откоса крутостенного склона от его высоты |
||||
|
|
(по различным авторам) |
|
|
|
Порода |
|
Возраст |
Откос |
Высота |
|
|
ной |
(а) |
(Л) |
Автор |
|
|
|
индекс |
в град. |
В м. |
|
Выветрелые |
глины |
J-3 - СТі |
50—60 |
12—15 |
Золотарев |
|
|
|
50-60 |
8 -9 |
Г. С. |
Мелкие аллювиальные пески |
до 90° |
3 -6 |
Золотарев |
||
|
|
|
44 46 |
15—20 |
Г. С. |
|
Скальные и песча- |
30—35 |
20-25 |
|
|
Плужный |
ные |
породы |
|
|
|
Песчано-глинистые |
35-40 |
10-15 |
|
||
отвал |
|
||||
породы |
35—40 |
8—10 |
|
||
|
Глинистые породы |
Барон Л. |
|||
|
Скальные и песча- |
30—33 |
40—60 |
||
|
|
||||
Экскава |
ные |
породы |
|
|
|
Песчано-глинистые |
33-36 |
30-45 |
|
||
торный |
|
||||
породы |
38—40 |
20-30 |
|
||
|
Глинистые породы |
|
мела и верхней юры; писчий мел верхнего мела; опоки, -опоковидные песчаники палеогена; конгломераты неогена; пески и суглинки плейстоцена (см. график 4).
1. Относительный учет факторов, влияющих на крутизну крутостенных склонов
С целью определения |
наличия |
корреляции |
между |
высо |
||||||
той крутого |
склона и его уклоном, |
полученные |
данные на |
|||||||
носились |
на |
систему |
координат, |
где по оси |
х |
отложены |
||||
значения |
уклона (О , |
а по |
оси |
у — высоты |
склонов (А)— |
|||||
(гр. 4). Если |
рассматривать |
поле |
точек вне зависимости от |
|||||||
состава порсѵд, то связь |
получается |
хорошей. |
Коэффициент |
|||||||
корреляции |
г =---0,80 |
(в |
дальнейшем |
подчеркивание |
тремя |
линиями означает высшую достоверность результата, опре деленную с помощью критерия достоверности). Однако та кое поле точек не очень ясно показывает роль состава пород на крутизну склона. Точки графика, характеризующие склоны, сложенные породами различного состава и возраста, перемеживаются между собой. Такое скопление, точек ил люстрирует только зависимость угла склона от высоты, не показывая при этом, какую роль играет состав слагающих склон пород.
26
График 4. Зависимость ук лона крутого склона от его высоты. Обозначения; I — выветрелые верхнеюрские и меловые глины; 2 — мел
кие аллювиальные |
пески; |
||
3 — скальные |
и |
песчаные |
|
породы (склоны |
плужного |
||
отвала); 6 — те |
же |
породы |
склонов экскаваторного от вала; 4 — песчано-глинис тые породы (склоны плуж ного отвала); 7 — те же по роды склонов экскаватор ного отвала; 5—глинистые породы (склоны плужного отвала); 8 — те же породы склонов экскаваторного отвала; 9 — чередование известняков, доломитов, мергелей, аргиллитов и глин
(Р20; 10 — аллювиальные пески (склоны оврагов); 11— глинистый материал со щеб нем; 12— опоки и песчани ки (Pg); 13— глины (Сг2); 14—известняки (р-н Жигу лей; С); 15, 16 — глины,
мергели, алевриты и аргил литы с подчиненными про слоями известняков и доло митов (Р2):
27
Для оценки влияния состава пород и высоты крутого склона на его уклон, воспользуемся методом дисперсион ного анализа, позволяющего определить роль и значение отдельных факторов в количественном отношении (Плохин-
ский, 1970).
Для оценки влияния названных факторов на величину уклона крутого склона оказалось достаточным воспользо ваться неравномерным двухфакторным дисперсионным ана
лизом. |
|
Первый |
фактор — породы различного |
состава. |
По |
||||||||
этому |
фактору |
выделено |
шесть |
градаций: |
1 — известняки, |
||||||||
доломиты (С); 2 — глины |
мергели с подчиненными |
прослоями |
|||||||||||
известняков и доломитов |
(РІ): 3 — глины (У3 — Сг,); |
4 — пис |
|||||||||||
чий мел |
(Сг); 5 — опоки, |
опоковидные песчаники (Pg); кон |
|||||||||||
гломераты (N 2y, |
б — песчано-суглинистые |
породы |
овражных |
||||||||||
склонов |
(Q). Второй фактор — высоты. |
Высоты |
изученных |
||||||||||
склонов |
разделены на |
пять градаций: 1. 0—5 м, |
2. 5—10 м, |
||||||||||
3. 10—15 м, 4. 15—20 м, |
5. |
более |
20 м. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
2 |
||
Сила влияния (і)2) и достоверность влияния |
(Е) факторов |
|
|||||||||||
состава пород и высоты на величину уклона |
крутого склона |
|
|||||||||||
|
|
|
|
Влияющий |
фактор |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
состав |
высота |
|
взаимо* |
совместное |
остаточ |
общее |
||||||
|
пород |
|
|
действие |
|
|
|
ное |
|
|
|
||
ч* |
0,0623 |
0.462 |
|
0,42 |
0,9443 |
|
0,0557 |
1,000 |
|||||
F |
9.1 |
84,9 |
|
15,14 |
36,76 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Судя по таблице 2: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1. Влияние пород различного состава, слагаю |
6,23% |
||||||||||||
щих склон, на его уклон |
составляет.......................... |
|
|||||||||||
2. Влияние высоты на уклон . |
. .............................. |
|
46,20%. |
||||||||||
Дисперсионный анализ |
показывает не только |
роль и зна |
|||||||||||
чимость отдельных факторов (их проявление в |
»чистом“ |
||||||||||||
виде), |
но позволяет оценить также и совместную |
роль не |
скольких факторов. Каждый из факторов может действовать
через |
посредство |
другого, |
или |
же |
затушевываться или |
||||
даже поглощаться другим. |
В данном |
случае, хотя |
роль со |
||||||
става пород в отдельности |
незначительна |
(6,23%), |
совмест |
||||||
ное влияние факторов составляет |
42%. |
Итак: |
|
||||||
3. Совместное влияние состава пород |
и |
высоты |
|
||||||
на у к л о н ................................................................................ |
42%. |
||||||||
Таким образом, эти два |
|
фактора |
обусловливают уклон |
||||||
крутого склона на |
94,43%. |
На долю |
остальных |
остается |
|||||
лишь |
5,57%. |
|
|
|
|
|
|
|
|
28
Все полученные данные о влиянии факторов на уклон имеют высшую достоверность события.
Малая величина относительной роли фактора состава пород на уклон крутого склона вполне может быть объяс нена. Судя по графику 4, при малых значениях высот уклоны всегда значительны, причем вне зависимости от того, какими породами сложен склон. Уклоны в 90° держат склоны высо той до 6—9 м, причем как склоны, сложенные известняками
и доломитами (С и Я), так и склоны, сложенные песчаносуглинистыми отложениями (см. гр. 4). Судя по графику, чем больше высоты, тем большая дифференциация зависи мости а (А) от состава. Однако авторами изучались склоны высотой до 30 метров. Более высокие склоны обнаружат несомненно большую зависимость крутизны от состава пород.
2. Дискриминантный анализ поля зависимости уклонов от высоты крутостенных склонов
С практической точки зрения весьма важно расчленить поле на две части, одна из которых будет охватывать поле точек для крутых склонов, сложенных механически устойчи выми породами и другая — склонов, сложенных механически неустойчивыми (рыхлыми) породами. На врезке А графика 4
показано поле точек для склонов, сложенных устойчивыми породами — известняками и доломитами (С, Р2), мелом (Gr*)
и опоками и песчаниками (Pg) (обозначены на графике зачер ненными кружками)) и склонов, сложенных механически не устойчивыми породами — глинами (Р2; J3 — Gr,), песчано-гли
нистыми отложениями (обозначены на графике незачернен ными кружками).
В связи с перемеживанием точек, расчленение может быть произведено только статистически, т. е. по превалированию в одной части поля тех или иных склонов. Наилучшее раз
граничение дает дискриминантная функция (Пановский, Брайер, 1972) L = b0 + bxa + b%h. При L — 0 она дает уравне
ние, наилучшим образом разграничивающее данные на две группы, относящихся к тому или иному типу устойчивости склонов. Дискриминантный анализ позволил найти уравнение
L — — 0,012 - 0,0009а + 0,009А,
разделяющее поле на две области; верхняя характерна пре имущественно для склонов, сложенных механически устойчи выми породами. На врезке А графика 4 прямой линией (при L = 0) показана граница разделения выделенных областей.
3. Определение вида зависимости уклона крутостенного склона от его высоты
Если в общем характеризовать поле полученных точек графика 4, то можно отметить, что оно довольно узкой по лосой перемещается от нижнего правого угла к верхнему левому, т. е. показывает хорошо выраженную зависимость а (А).
Полученные точки |
графика 4 вновь переносились на |
гра |
|
фик 5, выполненный |
в полулогарифмическом масштабе, |
где |
|
по оси X были отложены |
значения углов откоса (а), а по оси |
||
у — значения натуральных |
логарифмов высот склонов (In Л). |
Поле точек в полулогарифмическом масштабе может быть ограничено двумя прямыми параллельными линиями, верхняя из которых означает предел значения, выше которого не существует устойчивых высот крутых склонов, а нижняя
означает предел другого |
значения - ниже |
которого крутые |
склоны являются наиболее устойчивыми. |
|
|
Используя уравнение |
прямой линии |
|
у = А — тіх, |
(1.1.2—1) |
где Ш( — коэффициент прямой, можно записать значение пер вого предела (верхней линии) как
In А, = |
[1/2] (In 221 -0 .8 а ) |
(1.1.2—2а> |
а линию нижнего предела |
|
|
In А, = |
[1/2] (In 30 - 0.8а), |
(1.1.2—26) |
где - — переводный коэффициент масштйба графика по оси у
(в нашем случае для наглядности мы увеличили вертикаль-
График 5. Зависимость a(h), выраженная в полулогарифмическом масштабе (построена по данным, показанным на графике 4).
30
ный масштаб графика в 2 раза; отсюда, чтобы получить истинные значения, правую часть умножаем на .
Пользуясь тем, что значение тх, для обеих прямых имеет одинаковое значение и учитывая, что последние члены урав нений (1.1.2—2а) и (1.1.3—26) можно умножить на величину \пе (ибо 1 п е= 1), чтобы все члены уравнения были логариф мическими, из уравнений (1.1.2—2а) и (1.1.2—26) можно по лучить обобщенное уравнение для нижнего и верхнего пре делов, разница которых будет только в величине А. Судя по графику 5, величина А определяется общей высотой склона. Учитывая все сказанное получим
ln ht = ln ah — mp. ln e, |
(1.1.2—2в) |
где h — общая высота склона, а — коэффициент |
пропорцио |
нальности.
Потенцируя (1.1.2—2в), будем иметь уравнение связи
высоты крутого склона с откосом |
|
h-t = ah exp [— тр\. |
(1.1.2—3) |
§ 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРАВНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ КРУТОСТЕННОГО СКЛОНА
Рассматривая профили крутых склонов, можно отметить
одну характерную деталь: распределение их |
уклонов проис |
ходит таким образом, что от максимальных |
они постепенно |
переходят к менее значительным и, наконец, |
у плакора (выше |
бровки) они становятся минимальными и довольно однознач ными на больших расстояниях.
Изучение крутых склонов горного массива Питон-дю-Кабре (центр, часть о-ва Мартиника), сложенного дацитами плио цена, проведенное Фогересом (Faugéres, 1966), показало, что все они имеют средние уклоны свыше 50°; к вершине же уклоны падают до 25—30° и ниже. Уменьшение уклонов крутых склонов к бровке характерно для всех изучаемых склонов. Бетюн (Bethune, 1967) показал, что в зависимости от характера соотношения между скоростью углубления долин и процессов выветривания происходит постепенное уменьшение уклонов крутых склонов от основания к вер шине. Вершинная часть склона при этом округляется. В соот ветствии с этим, в одной из работ (Трофимов, Бабанов, 1968) мы рекомендовали кривые распределения уклонов аппрокси мировать экспоненциальной убывающей функцией, нижний предел которой асимптотически стремится к нулю. Эту же зависимость дает уравнение (1.1.2—3). По аналогии с выво дами этих уравнений (а также аналогии суждений), характер распределения уклонов некоторых склонов изображается нами
31