斜坡上岩石或土的塊體,在重力牽引下順坡向下移動的地質作用。因為主要營力是重力,並不一定需要其他外營力參與,故稱斜坡重力作用。因為是以岩土塊體方式運動,故又稱為塊體運動或塊體坡移。
基本介紹
- 中文名:斜坡重力作用
- 釋義:在重力牽引下順坡向下移動的作用
- 原因:重力
- 別名:塊體運動或塊體坡移
正文
促使斜坡上岩、土塊體順坡下移的力是岩、土塊體自身重力平行於斜坡的切向分力,可用 Gsinα表示(見圖)。其中G為重力;α為斜坡坡角。使岩、土塊體保持於斜坡上不致下移的力是摩擦力,它等於岩、土塊體自身重力垂直於斜坡面的法向分力(Gcosα)與摩擦係數(f)之積,即fGcosα。如fGcosα大於Gsinα,則岩、土塊體在斜坡上保持穩定不動;兩者相等則處於極限平衡狀態;一旦Gsinα超過fGcosα,則岩、土體即產生順坡向下運動。
斜坡坡角增大,則Gsinα增大而後者減小,即促進岩、土塊體順坡向下運動。因此流水或波浪侵蝕谷坡或海、湖岸坡坡腳或人工開挖坡腳,使坡角變陡,常可誘發斜坡上岩、土塊體下滑或崩落。如f值減小,則fGcosα減小,也可促進岩、土體下移。風化作用和水對岩、土體的浸潤軟化作用均可減小f值,所以也可誘發岩、土體順坡下移。地震加速度引起的瞬時慣性力也可使Gsinα加大,fGcosα減小,所以強烈地震常伴有大量岩、土塊體的順坡向下快速運動,造成地震災害。1933年四川迭溪地震,岷江河谷斜坡的岩體大規模滑入岷江之中,古城迭溪毀於一旦。流水侵蝕、降雨、地震、人工開挖坡腳及坡頂載入等是斜坡重力作用的重要誘發因素。
根據運動方式和速度,以及參與運動的物質屬性,可將斜坡上的重力作用分為崩落作用、滑動作用、流動作用和蠕動作用。前三者運動速度都較大,容易察覺;後者運動速度很小,以致難於察覺,故也稱潛移作用。
崩落作用 陡峻斜坡上的岩塊或岩體,主要由於受張力在不產生剪下位移的情況下突然脫落,如自由落體一樣從空氣中墜落或沿坡跳躍、滾動,快速(5~200米/秒)向坡下運動,最終堆積於坡腳的整個過程。工程上稱為崩塌。多發生在坡度大於45°的高陡岩質斜坡上。高寒或乾旱氣候區,物理風化強烈,最易發生崩塌。其中規模極大的一般稱為山崩。如1980年湖北遠安鹽池河山崩,崩落岩石體積達幾百萬至數千萬立方米。規模極小的只有個別塊岩石墜落則稱墜石。翻落、墜落的岩塊在順坡向下跳動、滾動過程中,與斜坡岩體碰撞,並碎成大大小小的岩塊和碎石,最終堆積於平緩坡腳,成為崩積物。其外形為半錐形體,稱倒石堆。倒石堆坡度一般為30°~35°。大石塊慣性大,多集中於下部,向上逐漸變細。碎屑多有稜角。
滑動作用 陸上或水下斜坡上的鬆散土體或軟弱岩體,沿一個或多個滑動面產生剪下位移,呈單個或多個塊體向下滑移的過程。滑坡是滑動作用的典型產物。滑坡的規模和滑動速度變化範圍很大,一般其規模較崩塌大,速度較崩塌小。規模巨大的滑坡常為高速,且滑落後往往碎裂解體轉化為碎屑流動。如灑勒山滑坡,從滑動到停止僅一分鐘,前緣竟向前推進 900米。水下滑動作用可在坡度很緩的大陸架上發生,且往往規模巨大。這是因為近期快速堆積的泥質和粉、細砂質沉積物極其疏鬆,有時還有氣體,抗剪強度很低,稍有振動和擾動即可大規模滑動。滑動後可轉化為濁流(見濁積岩),向前推進很遠,通過大陸斜坡在深海盆地邊緣沉積下來,成為濁流沉積物,有些則形成濁積扇。
流動作用 各種含水量的塊石、碎石、土粒或它們的混合物,以各種不同速度順坡向下流動的過程。此類作用常由高陡坡上發生的大型崩塌、滑坡碎裂解體轉化而來,即不含水的岩石碎塊碎屑,通過相互碰撞傳遞動量,產生類似流動的高速連續運動。由粘土及粉沙組成的滑動土體,如含水量達30%,在滑動中即可轉化為粘稠流體順坡流動,稱為泥流。在寒冷地區,當凍結層表層融化而下層未融化時,表層融解土即因飽水而順坡下流,稱為融凍泥流。如大量融雪水或降水攜帶大量泥、沙、石塊快速順坡向下流動即形成土石流。
蠕動作用 斜坡上的碎屑物、表土層或軟弱岩體,在重力作用下的長期緩慢蠕動過程。其速度每年只幾毫米至幾厘米。水的浸潤作用、凍結和融化,濕漲和乾縮都可促進蠕動作用的產生。
參考書目
李叔達主編:《動力地質學原理》,地質出版社,北京,1983。