第三章 重力地貌及其堆積物(共11頁)

1、PAGE PAGE 15第三章 重力(zhngl)地貌及其堆積物一、定義(dngy)和分類山坡穩(wěn)定性，是工程地質(zhì)的重大問題。促使山坡變化的地質(zhì)作用種類繁多，重力堆積造成山坡的剝蝕作用是其中之一。這類剝蝕作用，按其運(yùn)動(dòng)方式，可分為崩塌作用、撒落作用，滑坡作用及泥流作用等。山坡在上述作用的影響下，將不斷受到改造，并形成(xngchng)相關(guān)的堆積物和堆積地貌。這些堆積物統(tǒng)稱為重力堆積物。 重力作用：位于斜坡上部被裂隙分割的巖層或松散堆積物，在普遍存在的重力作用下，沿斜坡向下運(yùn)動(dòng)的過程，叫重力作用或塊體運(yùn)動(dòng)。根據(jù)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)分為4個(gè)類型：崩塌作用：快速的、突然的墜落；潛移（蠕動(dòng)）作用：長(zhǎng)期緩慢的運(yùn)動(dòng)，無

2、滑動(dòng)面，有滑移帶；滑動(dòng)作用：先緩慢、后快速的運(yùn)動(dòng)；流動(dòng)作用：泥、砂、石與水?dāng)嚭统烧吵眢w的流動(dòng)過程。二、地形和堆積物（一）崩塌地形及崩積物崩塌作用：山坡上部由于風(fēng)化、剝蝕、地震及裂隙等影響的巖石，在自重力作用下，整塊向下墜落，迅速地跨向坡腳的作用。崩積物(xd)：崩塌作用形成的堆積物。崩積物常見于山坡陡峭（45），堅(jiān)硬巖石組成的邊坡，特別是地震區(qū)。大規(guī)模的崩積物，可堵塞山谷，構(gòu)成一條天然堆石壩，在壩堤后形成堰塞湖。如1933年四川疊溪地震引起山崩，崩積物使岷江堰塞成大、小海子。崩積物特點(diǎn)：未分選，成分簡(jiǎn)單，由具棱角的大小不一的巖塊和巖屑組成，其中的巨型巖塊有時(shí)可被誤認(rèn)為是基巖露頭。其成分與山坡上

3、部基巖成分一致。剖面結(jié)構(gòu)下粗上細(xì)，不具層理。 倒石堆：崩積物呈圓錐形在坡腳堆積，稱倒石堆。倒石堆的巖性與斜坡上部的巖石基本一致，顆粒大小混雜，垂直剖面上看顆粒自下而上逐漸變細(xì)。當(dāng)斜坡坡度逐漸變緩時(shí)，崩塌作用逐漸減弱。有時(shí)幾個(gè)倒石堆連接在一起形成倒石裙。在一般情況下，當(dāng)自然坡度小于30度左右時(shí)，巖石的重力作用不能克服碎石間的阻力，倒石堆處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。崩塌的形成條件(tiojin)及影響因素地形地貌條件(tiojin)：地形是引起崩塌的基本因素。斜坡坡度大于55、高度(god)超過30m的 地段有利于發(fā)生崩塌。巖性條件：巖性對(duì)崩塌有明顯的控制作用。堅(jiān)硬脆性的巖石組成的高陡邊坡易發(fā)生 崩塌；另外

4、，硬、軟巖相間構(gòu)成的邊坡，因風(fēng)化的差異性造成硬巖突出、軟巖內(nèi)凹，這樣突出懸空的硬巖也易于發(fā)生崩塌。地質(zhì)構(gòu)造：巖體中各種不連續(xù)面的存在是產(chǎn)生崩塌的基本條件。當(dāng)各種不連續(xù)面的產(chǎn)狀和組合有利于崩塌時(shí)，就成為發(fā)生崩塌的決定性因素。堅(jiān)硬巖石中節(jié)理的大量存在有利于巖石的崩塌。隨著風(fēng)化作用的進(jìn)行，節(jié)理發(fā)育和擴(kuò)大，使陡巖邊坡愈來愈趨于不穩(wěn)定狀態(tài)，一旦遇到地震、暴雨、地表水沖擊或人工開挖及爆破等因素的觸發(fā)，就會(huì)沿裂隙發(fā)生崩落。此外，巖石中層理、片理、劈理的傾向如與斜坡傾向一致，沿這些構(gòu)造面也容易發(fā)生崩塌。水的條件：水是誘發(fā)崩塌的必要條件。一般來說，崩塌絕大多數(shù)發(fā)生在雨季，特別是大雨過后不久，滲入節(jié)理裂隙中的水，

5、增大了巖體重量，軟化了巖體強(qiáng)度，增加了水的靜、動(dòng)水壓力，促使節(jié)理擴(kuò)展、連通，誘發(fā)了崩塌。氣候因素：高寒地區(qū)冰劈作用廣泛發(fā)育，干旱、半干旱氣候區(qū)日溫差及年溫差較大，這些地區(qū)物理風(fēng)化強(qiáng)烈，巖石易破碎成碎塊，崩落極為盛行。其它(qt)條件：主要(zhyo)是人為因素和震動(dòng)影響。如果(rgu)在工程設(shè)計(jì)和施工中處理不當(dāng)，會(huì)促使崩塌的發(fā)生；地震、列車、爆破施工引起的震動(dòng)，也是誘發(fā)崩塌的因素。1967年月日，13時(shí)23分，川藏公路東久拉月地方，突發(fā)大崩塌。 當(dāng)時(shí)東久河右岸，一山突然崩倒下來，撞擊公路對(duì)面山體，對(duì)面山體又反撞崩塌，山崩之下，飛鷹難逃! 這就是轟動(dòng)全國(guó)的拉月大塌方。恰好通過這里的解放軍司機(jī)10

6、名當(dāng)場(chǎng)死亡，尸骨無存(即川藏線上10英雄)。自此拉月地區(qū)山河面貌為之驟變，東久河改道，現(xiàn)只看到一座已整體落架、僅余橋頭石碑的木橋，這是塌方前公路原線的橋。從現(xiàn)場(chǎng)估計(jì)，這次崩塌方量達(dá)2500萬立方米。嗣后于1973年、1977年、1978年、1980年又先后發(fā)生過崩塌，并伴有河谷泥石流活動(dòng)。 撒落作用：山坡上部基巖，由于物理風(fēng)化崩解成巖屑，在重力作用下沿山坡向下滾動(dòng)的作用。由撒落作用形成的堆積物為撒落堆積物。撒落與崩塌作用區(qū)別：（1）撒落堆積物為細(xì)小的碎石或巖屑，不是規(guī)模巨大的巖塊。（2）持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，崩塌作用時(shí)間則極為短暫。（3）涉及范圍廣，崩塌作用僅限于山坡某一狹窄部位 撒落堆積物特點(diǎn)：大小混

7、雜，較崩塌堆積物略有分選，剖面的顆粒下粗上細(xì)。這是由于巖屑沿山坡滾動(dòng)時(shí)，大而重者產(chǎn)生的動(dòng)能大，滾動(dòng)較遠(yuǎn)。撒落堆積物中巖屑成分象崩塌一樣，比較單一，與山坡上部基巖成分完全一致 。倒石錐：撒落堆積物展布于坡腳，形成上尖下圓的錐形體。（二）地滑地形和堆積物地滑作用：位于斜坡上的巖石或松散堆積物，沿一個(gè)不連續(xù)的剪力面向斜坡下部移動(dòng)的一種塊體運(yùn)動(dòng)。地滑的發(fā)生和發(fā)展：由滑動(dòng)的巖體和滑動(dòng)面兩個(gè)基本要素組成。形成和發(fā)生的條件：（1）可以引起重力滑動(dòng)的斜坡； （2）松散堆積物或有裂隙、孔隙的巖石； （3）水的參加。滑動(dòng)可以在坡度較為10度的斜坡上發(fā)生；坡度較越大越利于滑坡的發(fā)生；但發(fā)生滑坡的坡度角一般不大于30

8、度，因?yàn)樵诖笥?0度的斜坡上一般不發(fā)生滑動(dòng)，而是崩塌。滑動(dòng)作用通常以潛移作用為先導(dǎo)(xindo)，并可轉(zhuǎn)化為崩落作用。影響滑坡(hup)發(fā)生的主要因素:巖性：滑坡是由重力引起的一種扭性破裂變形，其發(fā)生(fshng)和山坡的物質(zhì)組成有關(guān)。堅(jiān)硬致密塊狀的石灰?guī)r、花崗巖和石英巖等脆性巖，其抗剪強(qiáng)度大，由這些巖石組成的山坡高陡而穩(wěn)定，很少產(chǎn)生滑坡。頁巖、粘土巖及其它松散的第四系堆積物多是塑性的，它們的抗剪強(qiáng)度低，由這些物質(zhì)組成的山坡容易發(fā)生滑坡。 地形：山坡高度、坡度和橫斷面的形狀，決定山坡內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)，也是影響滑坡活動(dòng)的重要因素之一。一般松散堆積層的滑動(dòng)坡度在20以上，基巖滑動(dòng)坡度30 40度易形成

9、滑坡。地質(zhì)構(gòu)造：巖質(zhì)坡體內(nèi)部各類裂隙和結(jié)構(gòu)面(層面、斷層面、節(jié)理面、片理面、不整合面等）的存在，可以削弱滑坡體的內(nèi)聚力，并為地下水的活動(dòng)提供通道，因而滑坡往往是沿一定的結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)的。特別是結(jié)構(gòu)面與山坡坡面平行時(shí)，坡體最容易發(fā)生滑坡。水的作用：滑坡常發(fā)生在雨季或雨后。水庫水位的驟然變化，以及施工中排水不當(dāng)，都可引起滑坡。事實(shí)表明，滑坡的發(fā)生，水的作用是十分顯著的。其表現(xiàn)為：（1）水滲入巖體或土體中的孔隙，減少土粒間的吸附力，加強(qiáng)土體的重量， 加大其剪應(yīng)力，使之下滑；（2）地下水的浸潤(rùn)、潛蝕和溶濾，使顆粒間的粘結(jié)力大大地降低；（3）水大量滲入斜坡，使?jié)撍嫔撸鄳?yīng)地增加了靜水壓力和動(dòng)水壓力，對(duì)滑

10、體起著浮托作用，降低了抗滑力；（4）不透水的軟弱地層受地下水作用發(fā)生軟化成為滑動(dòng)層，促使上覆地層下滑。從上可見，水的作用可通過靜水壓力、動(dòng)水壓力，沖刷作用和軟化作用等方面的影響來表現(xiàn)。 靜水壓力和動(dòng)水壓力：洪水期或水庫蓄水，引起地下水位升高，靜水壓力增大，由靜水壓力產(chǎn)生的浮托力會(huì)降低山坡的抗滑力。反之，如洪水迅速消退，或水庫水位驟降，則產(chǎn)生地下水向坡面滲透的動(dòng)水壓力，這也增加了山坡的滑動(dòng)能力。 水的沖刷(chngshu)：水沖刷坡腳，使山坡增高，坡面變陡，導(dǎo)致邊坡比增大，破壞山坡內(nèi)原來的穩(wěn)定應(yīng)力平衡狀態(tài)(zhungti)，引起滑坡。此外，流水沖刷切穿巖體內(nèi)部與坡向一致的結(jié)構(gòu)面，山坡將沿著這樣的

11、結(jié)構(gòu)面發(fā)生滑動(dòng)。軟化(runhu)作用：水的滲入，使較松軟巖石軟化，在重力作用下沿斜坡滑動(dòng)。除上述四種最普遍因素外，地震、爆破或在山坡下部挖掘土方，建筑物的附加荷載等，都可導(dǎo)致滑坡的發(fā)生?；掳l(fā)生的三個(gè)階段：蠕動(dòng)變形階段：從山坡穩(wěn)定狀態(tài)受到破壞，到整體滑動(dòng)之前的變形階段。當(dāng)斜坡上的巖（土）體內(nèi)抗剪強(qiáng)度小于剪應(yīng)力時(shí)，產(chǎn)生塑性蠕動(dòng)變形，使土體內(nèi)應(yīng)力調(diào) 整，并在后部產(chǎn)生拉張性裂隙，故滲水作用加強(qiáng)，張性裂縫加寬，開始出現(xiàn)小的位錯(cuò)，兩側(cè)也出現(xiàn)扭性破裂面，坡腳受到擠壓，滑坡出口潮濕滲水，滑動(dòng)面大部分形成，但尚未完全貫通。該階段是滑坡的前兆，長(zhǎng)的可達(dá)幾年，短者僅幾天?；瑒?dòng)階段：隨著斜坡變形的發(fā)展，后緣張裂加

12、寬，錯(cuò)距增大，兩側(cè)的羽狀扭裂貫通并撕開，前緣被擠壓鼓起，產(chǎn)生鼓張裂隙，滑坡出口附近滲水渾濁，這時(shí)滑動(dòng)面已全部形成，接著便開始整體向下滑動(dòng)。為劇烈滑動(dòng)（應(yīng)力釋放）階段。大型滑坡開始整體滑動(dòng)前，巖石受到擠壓錯(cuò)動(dòng)，會(huì)發(fā)出響聲。漸趨穩(wěn)定階段：滑坡滑動(dòng)中，當(dāng)抗滑力超過滑動(dòng)力時(shí)，滑坡停止滑動(dòng)。該階段滑坡體內(nèi)部松散物質(zhì)在自重作用下逐漸壓緊，重心降低，能量不斷消耗，地面的各種裂縫逐漸被充填，提高了滑坡物質(zhì)的抗剪強(qiáng)度，滑坡的穩(wěn)定性日益增加?；屡_(tái)地已變平緩，其后壁坡度變換并生長(zhǎng)草木，不再發(fā)生崩塌。坡體物質(zhì)變的很緊實(shí)，地表無明顯裂縫?；虑熬壱褵o水滲出，或流出清晰的泉水，表明滑坡已基本趨于穩(wěn)定。這段時(shí)間要經(jīng)過3-

13、5年的，甚至更久。 滑坡(hup)類型：崩塌(bngt)性滑坡：滑坡以每秒幾米甚至幾十米的高速度下滑，由于速度快，來勢(shì)猛，滑動(dòng)時(shí)伴有巨響，并產(chǎn)生很大的氣浪，因而(yn r)往往造成巨大災(zāi)害。如四川雅礱江某地滑坡，只有幾分鐘的時(shí)間內(nèi)，6,800 104m3的坡體全部滑下。牽引式滑坡：滑坡下部先行滑動(dòng)，然后牽引上部下滑的滑坡。推移式滑坡：滑坡上部先變形滑動(dòng)，爾后象推土機(jī)一樣推動(dòng)下部一起滑動(dòng)的滑坡。滑坡穩(wěn)定后，如誘發(fā)滑坡的主要因素已消除，滑坡將轉(zhuǎn)入長(zhǎng)期穩(wěn)定。若誘發(fā)因素嘗未完全消除，且又不斷積累，到一定時(shí)候，穩(wěn)定滑坡又重新活動(dòng)，即滑坡復(fù)活。2.地滑的堆積地形：地滑的基本地形是滑體與母體巖層分裂所形成的

14、地滑崖和由滑體所構(gòu)成的地滑堆積地形。滑坡作用形成的堆積物稱滑坡堆積物。在基巖山坡上的滑坡堆積物，往往會(huì)保持著巖層或巖體的構(gòu)造，因而容易被誤認(rèn)為是基巖露頭。滑坡形態(tài)示意圖1-滑坡體；2-滑坡面；3-滑坡基座（滑坡床）；4-滑坡壁；5-滑坡平臺(tái)；6-滑坡臺(tái)坎；7-滑坡舌；8-滑坡堤；9-滑坡凹地內(nèi)的湖泊；10-后緣引張裂隙；11-扇形引張裂隙；12-鼓張裂隙；13-扭裂隙（三）流動(dòng)地形和堆積物流動(dòng)體的基本類型泥流：以泥土(nt)為主； 石流(sh li)；以石塊(sh kui)為主；泥石流：泥砂、石塊和水的混合物。泥流作用：分布在山坡的松散堆積物，被水浸濕后，在本身的重力作用下，便會(huì)緩慢地順坡往下

15、移動(dòng)，這種作用叫做泥流作用。泥流作用一般發(fā)生在粘土或亞粘土含量較高的松散堆積物內(nèi)，因它們的持水性較好。而要使斜坡堆積物里保持大量的粘土或亞粘土，斜坡必須平緩，這樣才不至于使粘土和亞粘土被水流沖走。因而，泥流作用一般發(fā)生在坡角10-20緩坡上，坡角最大者不超過30。泥流作用主要發(fā)生在冰緣區(qū)或多暴雨的熱帶地區(qū)。泥流堆積物：泥流作用形成的堆積物。泥流堆積物一般由較細(xì)的物質(zhì)組成，也可含有粗粒物質(zhì)，當(dāng)其流動(dòng)時(shí)細(xì)粒物質(zhì)含水多流動(dòng)較快，粗粒物質(zhì)流動(dòng)較慢，沉積于斜坡上部。具有分選性差，磨圓度低，無層理構(gòu)造等特點(diǎn)，與冰磧物有相似之處，但泥流堆積物的礫石成分不如冰磧復(fù)雜，與坡上基巖完全一致，碎屑棱角尖銳，剖面內(nèi)無

16、任何流水沖刷的痕跡，這些特點(diǎn)是它與冰磧物的主要區(qū)別。泥流階地：泥流作用形成的臺(tái)階狀地形。它是由若干個(gè)高度很低的臺(tái)階組成，每個(gè)臺(tái)階呈舌狀，舌尖朝坡外。 由于幾次間歇的泥流過程形成。土流：經(jīng)常由暴雨產(chǎn)生，在其形成過程中，過飽和是一個(gè)基本條件。多形成于小溝的源頭部分，那里地表徑流匯流集中，水滲入細(xì)粒物質(zhì)使其過飽和并發(fā)生土流。小溝源頭分布厚層細(xì)粒物質(zhì)土流易于發(fā)生。坡麓挖掘、植被破壞也是產(chǎn)生土流的一個(gè)主要原因。伴隨土流還常常發(fā)生崩塌現(xiàn)象。土流擴(kuò)大成碗型進(jìn)入河谷變成軟泥流。半干旱和干旱地區(qū)，暴雨急流的水中含大量泥沙，到達(dá)(dod)山麓時(shí)，洪流擴(kuò)散變成軟泥流?；鹕侥嗔鳎菏切纬捎诨鹕藉F坡的一種碎屑物流。暴雨(

17、boy)、火山伴生水、火山錐陡坡、細(xì)粒的火山噴發(fā)物，是形成火山泥流的基本條件。泥石流：一種(y zhn)含大量泥砂石塊的特殊洪流。泥石流是山區(qū)特有的一種自然地質(zhì)現(xiàn)象。它是由于降水（暴雨、融雪、冰川）而形成的一種挾帶大量泥砂、石塊等固體物質(zhì)，突然爆發(fā)，歷時(shí)短暫，來勢(shì)兇猛，具有強(qiáng)大破壞力的特殊洪流。 泥石流與一般洪水不同，它爆發(fā)時(shí)，山谷雷鳴，地面震動(dòng)，渾濁的泥石流體，仗著陡峻的山勢(shì)，沿著峽谷深澗，前推后擁，沖出山外。往往在傾刻之間給人們?cè)斐删薮蟮臑?zāi)害。泥石流爆發(fā)具有突然性，常集中在暴雨或積雪大量融化時(shí)，是一種山區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害，主要分布北緯3050度之間，具有強(qiáng)大的破壞性。泥石流形成條件：1. 有豐富

18、的松散固體物質(zhì)： 由構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成：斷層破碎帶及影響帶；褶曲軸部。 由新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成：地殼抬升；地震。 由巖石風(fēng)化形成： 由支溝沖刷形成： 由人為棄渣形成：地質(zhì)構(gòu)造(guzo)復(fù)雜，斷層褶皺發(fā)育，新構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，地震烈度較高。 結(jié)構(gòu)疏松軟弱(runru)、易于風(fēng)化、節(jié)理發(fā)育的巖層，或軟硬相間成層的巖層。 2.有陡峻(dujn)地形：上游形成區(qū)的地形多為三面環(huán)山一面出口的瓢狀或漏斗狀，地形比較開闊，周圍山高坡陡。 中游流通區(qū)的地形多為狹窄陡深的峽谷，谷床縱坡大。 下游堆積區(qū)的地形為開闊平坦的山前平原或河谷階地。 3.有充沛的水動(dòng)力來源： 短時(shí)間內(nèi)突然性的大量流水。 突然性大量流水有：強(qiáng)度較大的暴雨

19、；冰川、積雪的強(qiáng)烈消融；冰川湖、高山湖、水庫等的突然潰決。 水的作用：浸潤(rùn)飽和山坡松散物質(zhì)，使其摩阻力減小，滑動(dòng)力增大以及水流對(duì)松散物質(zhì)的側(cè)蝕掏挖作用。其他條件：如人為地濫伐山林，造成山坡水土流失；開山采礦、采石棄渣堆石等，往往提供大量物質(zhì)來源。 上述條件概括起來為：有陡峻便于集水、集物的地形；有豐富的松散物質(zhì)；短時(shí)間內(nèi)有大量水的來源。此三者缺一便不能形成泥石流。按流體特征分：粘性泥石流，固體物質(zhì)大于40； 稀性泥石流，固體物質(zhì)小于40。a.黏性泥石流：也稱結(jié)構(gòu)型泥石流，含大量黏土、細(xì)顆粒物質(zhì)的泥石流或泥流，稠度大，黏性大，密度高，浮托力強(qiáng)，有鋪床作用和陣流現(xiàn)象。固體物質(zhì)占40%60%，最高達(dá)80%，水不是搬運(yùn)介質(zhì)，而僅是組成物質(zhì)；大石塊有浮運(yùn)和翻騰現(xiàn)象。 b.稀性泥石流：也稱紊流型泥石流，含黏細(xì)顆粒少，稠度(chu d)稀，黏性小，密度低，浮托力弱，水為主要成分，固體物質(zhì)占10%40%，石塊流速小于泥沙、漿體，呈翻滾(fngn)、碰撞、躍移運(yùn)動(dòng)。 2005年6月10日下午(xiw)14時(shí)30分左右，黑龍江省牡丹江地區(qū)寧安市沙蘭鎮(zhèn)遭受百年不遇的山洪和泥石流災(zāi)害，造成3000人受災(zāi)。14時(shí)30分左右，洪水瞬間到達(dá)沙蘭鎮(zhèn)，由于沙蘭鎮(zhèn)地勢(shì)低洼，沙蘭中心小學(xué)352名學(xué)生和31名全校教師全部被圍水中。當(dāng)時(shí)學(xué)生正在沙蘭鎮(zhèn)中心小學(xué)上課，因洪水來勢(shì)較猛，一、二年級(jí)年齡較小的學(xué)生被淹死，