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

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

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

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