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第5章重力侵蚀5.1重力侵蚀作用分析5.2崩塌5.3滑坡5.4错落5.5蠕动5.6崩岗5.7陷穴与泻溜5.8重力侵蚀的防治5.1重力侵蚀作用分析5.1.1坡面重力侵蚀作用重力侵蚀是以单个落石、碎屑流或整块土体、岩体沿坡向下运动的一系列现象。由于坡地重力所移动的物质多系块体形式，故也称为块体运动。当重力克服了物体的惯性力和摩擦阻力时，物体就要向下移动。重力侵蚀的发生多在＞25°的山地和丘陵，在沟坡和河谷较陡的岸边也常发生重力侵蚀，由人工开挖坡脚形成形成的临空面、修建渠道和道路形成的陡坡也是重力侵蚀多发地段。1,斜坡(包括山坡、岸坡、人工边坡)上松散堆积物或风化基岩，由于本身重量而沿着斜坡向下运动或发生垂直下落。2,在块体运动中地表水、地下水以及地震等因素往往起促进和触发作用。3,块体运动是一种固体或半固体物质的运动，可以是快速运动，也可以是缓慢不易觉察的移动或蠕动。5.1.1坡面重力侵蚀作用重力侵蚀的类型根据土石物质破坏的特征和移动方式，一般地可将重力侵蚀分为崩塌、滑坡、错落、岩层蠕动、陷穴、泻溜、崩岗、山剥皮、地爬等。（1）重力重力是促使斜坡上的物质向下运动的动力。当重力克服了物体的惯性力和摩擦阻力时，物体就要向下移动。（2）地表水块体运动程中，水也是一种重要的影响因素，它能促进块体运动的发生。–水可以增大物质的重量。–水还起着润滑作用，从而减少松散物质颗粒之间的粘结力以及整个物体和基底之间的摩擦阻力。应力及作用（3）地下水地下水在流动中具有渗透力，这种力作用在它所流经的沉积物或岩石颗粒上，其方向与水流方向一致，能促进沉积物或岩石的破坏。–每当洪水退后河岸易发生坍塌，就是因为这时两岸的地下水均向河流排泄，其流向与渗透力的方向指向岸坡下方，从而破坏河岸的稳定性。（4）地震块体运动在地震或人工爆炸时也易于发生，这是因为震动产生的冲击力减小摩擦阻力，而触发了块体运动。应力及作用（5）其它促进块体运动的其它因素还有斜坡的负荷超过斜坡所能担负的重量、流水或波浪的掏蚀使斜坡过陡、水的冻结和融化交替发生、滥肆开采斜坡下部的岩石等。•重力侵蚀常常是突然发生，给人们带来很大灾害。特别在山区无论是交通、厂矿、城镇或是大型水利枢纽建设都会遇到这个问题。应力及作用5.1.2坡面重力侵蚀应力土粒岩屑或石块运动（1）应力分析•坡面上块体的重力G可分解为与坡面平行的下滑力T与垂直坡面的法向力N，其关系为：T＝GsinθN＝Gcosθ式中：θ―坡角。•从以上分析知坡面上块体愈重，则下滑力T愈大。同时坡面上坡角愈陡，则其下滑力也愈大。•坡地表面的土粒岩屑或石块，一方面下滑力T有促使块体向下移运的趋向；另一方面由于有摩擦阻力f牵制下滑力，使块体趋向稳定。下滑力大于摩擦阻力则发生位移，反之则稳定。如两者相等块体处于极限平衡状态。θGFNT摩擦阻力τ增大到块体与坡面间最大摩擦阻力f时块体处于极限平衡状态。这时下滑力T刚好等于摩擦阻力f。与此相应的坡角为临界坡角。将临界坡角称为该块体与该坡面间的内摩擦角（φ）也称休止角。若f为松散块体的抗滑强度，则有F＝N·tgφ＝Gcosθ·tgφ这时，坡面上的土粒、石块等的稳定条件应是：T≤fGsinθ≤Gcosθ·tgφtgθ≤tgφθ≤φθGFNT5.1.2坡面重力侵蚀应力土粒岩屑或石块运动土粒岩屑或石块运动（2）内摩擦角φ的影响因素土、砂和松散岩屑的内摩擦角φ值随其颗粒大小、形状而异。粗大并呈棱角状而又密实的颗粒的休止角大。一般悄况下，风化岩屑离源地愈远，其颗粒因磨蚀圆度增加，磨擦力减小，休止角变小。因此愈近坡麓，坡度也愈缓和。值得注意的是，土的内摩擦角随含水量而变化。土粒间充满水分将增加润滑性，休止角变小。因此在同样条件下，湿润区的山坡坡度缓，干燥区的山坡坡度陡。一般来说山坡坡顶水分不易积累，显得较干燥，坡麓较湿润，因之，山坡坡度也有从坡顶向坡麓变缓的趋势。块体的整体位移5.1.2坡面重力侵蚀应力（1）应力分析坡面上的块体运动并不限于在坡地表面移动，有时沿坡面以下一定深度的软弱面发生整体位移。这时还遇到另外一种阻力，即土层或岩层的粘结力C。块体运动一定要克服粘结力C和摩擦阻力f才能发生位移。块体运动的抗滑强度(抗滑力：块体与坡面间最大摩擦阻力）为F＝N·tgφ十C·A式中：C―粘结力(kg/cm2)；A―运动块体与坡面的结触面积(cm2)。(2)影响因素土体的粘结力C与组成物质的成分、结构及土体含水量多少有密切关系。其中受水分影响最大。含水量少、处于干燥状态时，具有极其牢固的性质。如水分增加粘土可变成可塑状态，其强度大大降低，极易形成软弱面，土体往往沿此破裂而发生块体运动。块体的整体位移5.1.2坡面重力侵蚀应力坚硬岩体的粘结力C值很大，一般不易发生移动。但岩层中常常存在软弱的结构面(层面、软弱夹层、断层面、节理面、劈裂面等)。软弱结构面的内摩擦角φ和粘结力C都显著减小（粘结力C→0），因此容易产生破裂面而发生块体运动。块体的整体位移5.1.2坡面重力侵蚀应力(2)影响因素水土保持第二章土壤侵蚀原理软弱结构面容易引起重力侵蚀总之，坡地上的块仲运动主要受重力引起的下滑和岩土块体的内摩擦力及粘结力的相互关系而定。其稳定系数K为K＝抗滑阻力/下滑力=N·tgφ+C·A/T当K＝1时，岩体或土体处于极限平衡状态；当K＜1时，岩体或土体处于不稳定状态；当K＞1时，岩体或土体是稳定的。工程上一般采用K＝2～3为安全稳定系数。块体的整体位移5.1.2坡面重力侵蚀应力块体的整体位移5.1.2坡面重力侵蚀应力自然界的山坡大多数的K值＞l，所以都是比较稳定的。如果坡麓地带因河流侧蚀或人工切坡，改变了坡地形态使边坡角加大，形成陡坎甚至是临空悬崖，坡面块体突出，不稳定体加大，将促使块体运动发生。5.2崩塌5.2.1崩塌作用方式斜坡上的岩屑或块体在重力作用下，快速向下坡移动称为崩塌。崩塌过程按块体的地貌部位和崩塌形式又可分为山崩、塌岸和散落。1、山崩山崩是山岳地区常发生的一种大规模崩塌现象，崩塌体能达数十万立方米。山崩常阻塞河流、毁坏森林和村镇。山崩时大块崩落和小颗粒散落是同时进行的。2、塌岸河岸、湖岸(库岸)或海岸的陡坡，由于河水、湖水或海水的掏蚀而发生崩塌，称为塌岸。3、散落散落是岩屑沿斜坡向下作滚动和跳跃式地连续运动。其特点是散落的岩屑连续地撞击斜坡坡面，并带有微弱的跳动和向下作旋转运动。5.2.1崩塌作用方式5.2.2崩塌分类崩塌的分类可按不同的原则来考虑，其一是根据组成坡地的物质结构分类，其二是根据崩塌的移动形式分类。1、根据组成坡地的物质结构分类（1）崩积物崩塌：山坡上已经过崩塌的岩屑和沙土等物质，处于很松散状态。（2）表层风化物崩塌：在地下水沿风化层下部的基岩面流动时，引起风化层沿基岩面崩塌。（3）沉积物崩塌：由厚层的冰积物、冲积物或火山碎屑物组成的陡坡，由于结构松散，形成的崩塌。（4）基岩崩塌：在基岩山坡上沿节理面、层面或断层面等发生的崩塌。2、根据崩塌体移动形式和速度分类散落型崩塌，在节理或断层发育的陡坡，或是软硬岩层相同的陡坡，或是由松散沉积物组成的陡坡，常常形成散落型崩塌。滑动型崩塌，这类崩塌沿一滑动面发生，有时崩塌土体保持了整体形态，这种类型的崩塌和滑坡很相似。流动型崩塌，降雨时斜坡上的松散岩屑、砂和粘土，受水浸透后产生流动崩塌。5.2.3崩塌形成条件1、地形条件地形条件包括坡度和坡地相对高度。（1）坡度：坡度对崩塌的影响最为明显，一般大于33°的山坡不论岩屑大小都将有可能发生移动。–不同岩性的山坡，形成崩塌的坡度也不完全相同。在无水情况下，一般岩屑坡的坡度休止角是30°～35°，干沙的休止角为35°～40°，粘土的休止角可达40°左右。–如果为同一种岩性但其结构不同，它们的休止角也不同。例如原生黄土的结构较致密，超过50°的坡地才会发生崩塌，而次生黄土的结构较松散，30°左右就发生崩塌。（2）坡地相对高度：坡地相对高度和崩塌的规模有关，一般当坡地相对高度超过50m时，就可能出现大型崩塌。2、地质条件岩石中的节理、断层、地层产状和岩性等都对崩塌有直接影响。在节理和断层发育的山坡岩石破碎，很易发生崩塌。当地层倾向和山坡坡向一致，而地层倾角小于山坡坡度角时，常沿地层层面发生崩塌。软硬岩性的地层呈互层时，较软岩层易受风化，形成凹坡，坚硬岩层形成陡壁或突出成悬崖易发生崩塌。5.2.3崩塌形成条件3、气候条件气候可使岩石风化破碎，加快坡地崩塌形成的时间。在日温差、年温差较大的干旱、半干旱地区，物理风化作用较强，在较短时间内岩石就会风化破碎。5.2.3崩塌形成条件例如兰新铁路一些新开挖的花岗岩路堑，仅四、五年时间路堑边坡岩石就遭到强烈风化，形成崩塌。4、地震及其它5.2.3崩塌形成条件（1）地震：地震是崩塌的触发因素。地震时能形成数量多而规模很大的崩塌体。例如1920年宁夏海原8.5级地震，有650多处发生大规模崩塌(其中有一部分是滑坡)，地震形成的崩塌分布在上万平方公里范围内。1970年秘鲁境内的安第斯山附近发生一次大地震，当时从5000～6000m高山上倾泻下来的岩块和冰块等崩塌体，连抛带滚波及到10km以外。（2）其它：在山区进行各种工程建设时，如不顾及自然地形条件，任意开挖、常使山坡平衡遭到破坏而发生崩塌。另外任意砍伐森林和在陡坡上开垦荒地也常引起崩塌。5.3滑坡•滑坡(landslide)–定义•滑坡（slip，landslide，slopeslide）：坡面岩体或土体整体下滑或位移的现象•滑塌或坐塌：滑坡体发生面积很小、滑落面坡度较陡。5.3滑坡5.3.1滑坡的地貌特征1、滑坡体斜坡上向下滑动的那部分土体或岩体称之为滑坡体。滑坡体上的树木随土体滑动而东歪西斜称之为醉林。由于整体下滑，土体大体还保持着原有结构，它以滑动面与下伏未滑地层分割开来，滑坡体与其周围不动土体在平面上的分界线称之为滑坡周界，它圈定了滑坡作用范围。滑坡体规模大小不一，从十几立方米到几亿立方米。滑坡体沿之下滑的面称为滑动面。在均质土体中其剖面为一个近似半圆弧形，通常上陡下缓，中部接近水平，前缘出口处常常形成逆向的反坡。滑动面附近的土体有明显的扰动或拖曳褶皱等现象构成滑动带。滑动带的厚薄不一，从数厘米到数米不等。2、滑动面或滑动带5.3.1滑坡的地貌特征滑坡体与坡上方末动土石体之间，由一半圆形的围椅状陡崖分开，这个陡崖称为滑坡壁。一般坡度为60°～80°，高度从数厘米至数米不等。滑坡体下滑时，因滑体各段移动速度的差异产生分支滑动面，使滑坡体分裂成为几个错台，称之为滑坡台阶。3、滑坡壁与滑坡台阶5.3.1滑坡的地貌特征滑坡体前缘常呈舌状突出称为滑坡舌。由于滑坡舌是被推动的，故称被动主体。滑体上部则称为主动主体。滑体在滑动过程中滑坡舌前面常因受阻、挤压而鼓起，称滑坡鼓丘。4、滑坡舌与滑坡鼓丘5.3.1滑坡的地貌特征滑坡滑动后，在滑坡壁下部和滑坡台阶的后缘，即滑坡台阶的反坡处，常常形成滑坡洼地。有时因地面积水或地下水出露而形成滑坡湖或湿地。5、滑坡湖与滑坡洼地5.3.1滑坡的地貌特征6、滑坡裂缝5.3.1滑坡的地貌特征滑坡地面裂缝纵横交错甚为破碎，按其受力状况可以分为四种：（1）环状拉张裂缝，由滑坡体向下滑动时产生的拉力造成的，属拉张裂缝。（2）剪切裂缝，因滑动土体与相邻不动土体之间相对位移产生剪切力造成。（3）鼓张裂缝，分布在滑体的下部，因滑体下滑受阻，使土体隆起形成的张开裂缝。（4）扇形张裂缝，在滑坡体最前缘，因滑坡舌向两侧扩散而形成的扇形或放射状张裂缝。2005-9-23土壤侵蚀原理1234568799910滑坡形态结构示意图滑坡形态结构示意图•滑坡(landslide)–滑坡的地貌特征•滑坡体•醉林•滑动面•滑坡壁•滑坡台阶•滑坡舌•滑坡鼓丘•滑坡湖与滑坡洼地5.3.2滑坡的力学机制及滑坡形成条件1、滑坡滑动的力学机制斜坡上的土体、岩体是否滑动，依其力学平衡是否遭到破坏而定。土坡的稳定系数K为：K＝总抗滑力矩/滑动力矩对于均质土坡来说，滑动面上各点的抗滑阻力为:F=N·tgφ十C。式中：