第七章-重力地貌

第七章重力地貌•概念：重力地貌是指坡面上的风化碎屑、不稳定岩体、土体在重力并常有水分参与下，以单个落石、碎屑流或整块土体、岩体沿坡向下运动所导致的一系列独特的地貌。由于坡地重力所移动的物质多是块体形式，所以也称块体运动。坡地重力地貌是自然界分布最广泛的地貌形态之一，它包括山坡、岸坡和人工斜坡等。•稳定斜坡与不稳定斜坡：凡是其变化趋势对人类生存和经济建设有较大影响，甚至是灾害性影响的坡地（或斜坡），称为不稳定坡地（或斜坡）。使坡地物质发生运动的自然营力，除块体自身的重力外，还受水、冰雪、风、生物、地震以及人为等因素的影响。其中最主要的自然营力是重力和水的作用。块体运动发生在坡地上的块体运动，按其作用营力和运动过程，大体可分为蠕动、崩塌和滑坡等类型。块体运动类型第一节崩塌1．特征：●斜坡上的岩体、土体在重力作用下，突然、迅速垮落的现象，称崩塌。崩塌速度很快，可达自由落体的速度，一般为5—200米/秒。多发生在45°以上的陡坡上。●没有固定的滑动面、地质营力主要是重力地质作用，一般没有流水作用的参与。●崩塌体大小不等，体积可从1m3—数十万m3。●崩塌物质大小混杂，没有层序。软硬岩石相间的陡坡崩塌崩塌岩碎石舌倒石堆2.崩塌的类型根据组成坡地的物质结构可划分为四种。（1）崩积物崩塌:是山坡上的已经过崩塌的岩屑和沙土物质，由于它们的质地很松散，当有雨水侵湿或受地震震动时，可再一次形成崩塌（2）表层风化物崩塌:是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:有些由厚层冰积物、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。（3）基岩崩塌:在基岩山坡上，常沿节理面、层面或断层面等发生崩塌。根据崩塌体的移动形式和速度可划分为三种。（1）散落型崩塌:在节理或断层发育的陡坡，或软硬岩层相间的陡坡，或是由松散沉积物组成的陡坡，常常形成散落型崩塌。（2）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类似。（3）流动型崩塌:降雨时，斜坡上的松散岩屑、砂和黏土，受水浸透后产生流动崩塌。按崩塌形式可分为山崩、塌岸和散落三种。（1）山崩:是山岳地区常发生的一种大规模的崩塌现象，崩塌体可达数十万立方米。山崩时，大块崩落和小颗粒散落是同时进行的。（2）塌岸:是河岸、湖岸（库岸）或海岸的陡坡，受水流、波浪的冲蚀或地下水的潜蚀作用以及冰冻作用，使岸坡上部物体失去支持而发生的崩塌。崩塌是突然发生的，常造成巨大灾害。如崩塌常阻塞道路与河流、毁坏良田、森林和村镇。（3）散落:是斜坡上的岩体在强烈的物理、化学风化作用下，不断产生碎块和岩屑，它们在重力作用下沿斜坡向下作滚动和跳跃式连续运动。3．崩塌形成的条件和触发因素（1）形成崩塌的基本条件①气候条件气候决定了岩石风化产物的类型、性质。在温度变化较大的地区，物理风化作用促使岩石风化破碎，产生崩塌。此外，崩塌多发生在雨季，也说明了气候条件对崩塌作用的影响。干旱、半干旱地区和高寒山区，由于温差作用，冰劈作用、岩石释重和盐的结晶和潮解作用，产生强烈的物理风化作用，促使岩石破碎，加速其向下崩落；而湿热多雨地区，则以化学风化和生物风化作用为主，其风化产物为黏性土，不易产生崩塌。②地形条件包括坡度和坡地相对高度，其中坡度对崩塌的影响最明显。另外，坡地的相对高度直接影响崩塌的发育规模。斜坡高陡是形成崩塌的必要条件，规模较大的崩塌，一般多发生在高度＞30m、坡度＞45°的陡峻斜坡上。斜坡的外部形态，对崩塌也有一定的影响，一般上陡下缓的凸形坡和凹凸不平的陡坡上易发生崩塌，而上缓下陡的凹形坡不易发生崩塌。•③岩石条件：崩塌一般发生在块状或厚层状坚硬的岩体中，组成这类岩体的岩石有花岗岩、砂岩、石灰岩、片麻岩、和石英岩。而平缓的层状或软硬互层状岩体斜坡（砂页岩互层、石灰岩和页岩互层、石英岩与千枚岩互层等）一般不会发生规模较大的崩塌。但差异风化作用下，斜坡外形凹凸不平，形成锯齿状坡面，当岩层上硬下软、上陡下缓时，易产生崩塌。•④构造条件：岩层完整不容易发生崩塌。但实践上斜坡上存在各种结构面，如岩层层面、裂隙面、断层面等，这些结构面将斜坡切割成不同的结构体，从而削弱了岩体内部的连接，为崩塌的产生创造了条件。（2）引起崩塌的触发因素暴雨、强烈的融冰化雪、爆破、地震及人工开挖坡脚等，都是引起崩塌的触发因素。降雨渗入岩体后，一方面增加了岩体的质量，另一方面能是裂隙中的填充物产生泥化、软化，降低岩体抗剪强度，同时在静水压力、动水压力和浮托力作用下，使岩体温度降低，容易产生崩塌现象。4.崩塌堆积地貌崩塌作用的结果，一方面在坡的上部形成一个新的陡坎地形，其形状常切入山坡呈围椅状，称崩塌壁。崩塌壁下有崩落的岩块刨出深沟，而崩塌产物则堆积在山坡底部呈不规则的堆石坝状，称倒石堆。倒石堆由未经分选的崩塌堆积物组成。它结构松散、杂乱、多孔隙、大小混杂而无层理，碎石棱角明显。其岩性成分与组成斜坡的岩性一致，碎屑呈角砾状，分选性极差。崩塌形成的倒石堆根据崩塌作用的强度以及后期风化剥蚀，可将倒石堆划分三个发育阶段：①正在发展中的倒石堆，倒石堆上方陡崖不久前发生过崩塌，坡面陡峻，参差不齐，有新鲜的破裂面，还有继续发生崩塌的可能；倒石堆主要是碎屑、石块的混杂堆积，石块色泽新鲜，很少风化痕迹，无杂草或灌丛生长。②趋于稳定的倒石堆，陡崖已趋于稳定，具有较和缓的轮廓，很少有大型崩塌发生，仅有小的碎屑散落；岩块已受风化，色泽不新鲜；倒石堆地面大部分生长着草与灌木，表层碎屑物有一定固结；这种类型的倒石堆已日趋稳定。③稳定的倒石堆，陡崖顶部的不稳定体已经崩落，坡面非常和缓，呈上凹形，并生长草被、灌木或树木；倒石堆坡面上已无新鲜碎石散布，倒石堆的内部完全被细粒风化物充填，结构密实，甚至局部被胶结，这种倒石堆已基本稳定。在山区经常发生崩塌，使村庄、道路和渠道遭受破坏，因而在野外勘察时，需要查明倒石堆的发育阶段。如果组成倒石堆的岩屑是大块碎石，而且山坡很陡，说明崩塌盛行，倒石堆正在发育，修筑道路或渠道时，须将山坡上的风化岩屑清除或固定，村庄应尽量避开；如果倒石堆表面大多为细小碎屑，并有植物生长，甚至发育了土壤，而且山坡也较平缓（小于30°），说明倒石堆不再发育，山坡停止崩塌，对道路和渠道已无危害。第二节滑坡斜坡上的大块岩（土）体或其它碎屑堆积，由于地下水和地表水的影响，在重力作用下，沿着滑动面整体向下滑动，称为滑坡。滑坡是山地建设中常见的一种自然灾害。它多发生在松散的土层上，有时沿松散土层和基岩接触面滑动，也有沿岩层层面或断层面滑动的。滑坡体的滑动速度一般很缓慢，一昼夜只有几厘米，甚至几个月才滑动几厘米。但在一些特殊情况下，如暴雨或大地震时，滑坡速度可以很快。1955年8月18日晨宝鸡附近大雨倾盆，沿陇海铁路发生大滑坡，滑动体积为2×107m3，半小时内把铁路推移了110m滑坡-广西桂林1．滑坡的形态滑坡有许多地貌形态表现，如滑坡体、滑动面、破裂壁、滑坡裂隙、滑坡阶地和滑坡鼓丘等。（1）滑坡体滑坡体是从斜坡上滑落的块体，它沿弧面滑动或旋转运动。滑坡体与其周围不动土（岩）体在平面上的分界线称为滑坡周界，它圈定了滑坡作用的范围。滑坡体平面上呈舌状，体积大小不等，最大可达数立方公里。滑坡体上的树木，因滑坡体运动而斜歪，称醉汉树。如果滑坡形成已有相当长一段时间，这种歪斜树又会慢慢长成弯曲状，叫马刀树。滑坡形态结构示意图滑坡周界滑坡体醉汉树倒石锥(杭州牛皋庙)滑坡、崩落与崩滑示意图（2）滑动面或滑动带滑坡体与斜坡主体之间的滑动界面叫滑动面，又称主滑动面。滑动面多呈弧形，上陡下缓，前缘出口常形成逆向的反坡。滑动面上常可以看到滑坡时留下的磨光面和擦痕，在紧贴滑动面两侧土体中可见到拖曳构造现象。有时滑坡体下滑时，因各段滑动速度不同，在滑坡体中形成次一级的滑动面，称为分支滑动面。滑坡面上形成的压破碎带，称为滑坡带。主滑动面分支滑动面（3）滑坡壁是滑坡体向下滑动时在斜坡顶部形成的陡壁，一般坡度为60—80°。滑坡壁又称破裂壁，它是滑动面露出的部分，其相对高度表示垂直下滑的距离。滑坡壁（破裂壁）呈圈椅状。如果滑坡壁上方坡面出现几条与滑坡壁平行的裂缝，则可能孕育这新的滑坡带。由于滑坡壁异常陡峻，因此常伴有小型崩塌。滑坡后壁（4）滑坡台阶是滑坡体下滑后在斜坡上形成的阶梯状地形。如果有好几个滑动面，则可形成多个滑坡台阶。滑坡台阶的台阶面经常是向内坡方向倾斜，有些规模较大的滑坡，在向内坡方向倾斜的台阶面上常形成小型湖泊。滑坡后壁滑坡台阶滑坡湖（5）滑坡鼓丘是滑坡过程中滑坡体的前端受到阻碍而鼓起的小丘。其内部常见到由滑坡堆积而成的小型褶皱或逆冲断层。由于滑坡体的前端形成了突起的小丘，在滑坡体的中部相对低洼的部位，能积水成池。滑坡后壁滑坡台阶滑坡湖滑坡鼓丘（6）滑坡裂隙是滑坡开始滑动时形成的。根据裂隙的分布特征和力学性质可分为：a.环状张拉裂隙，它们分布在滑坡壁的后缘，与滑坡壁的方向大致相同。环状张拉裂隙b.平行剪切裂隙，滑坡体在滑动时，由于滑坡体不同部位的滑动速度不同，形成一些和滑坡运动方向一致的剪切裂隙，常分布在滑坡体的中部和两侧。环状拉张裂隙平行剪切裂隙c.滑坡鼓丘部位的环状张裂隙和挤压裂隙。当滑坡鼓丘隆起时，前端顶部拉张形成与滑坡体运动方向垂直的环状张裂隙，而中、下部挤压形成与滑坡体运动方向垂直的挤压裂隙和与滑动方向平行的拉张裂隙；后端形成与运动方向垂直的挤压裂隙。环状拉张裂隙平行剪切裂隙环状张裂隙挤压裂隙d.滑坡前端放射状裂隙。滑坡前端因滑坡体向外围扩散而形成一些张性或张扭性放射状裂隙。环状拉张裂隙平行剪切裂隙环状张裂隙挤压裂隙放射状裂隙上述各种滑坡形态是识别滑坡和研究滑坡发展的主要标志。●根据滑坡壁的分布和滑坡体的范围，可判断滑坡的存在和规模：滑坡壁的坡度越大，说明滑动面的深度越大。●根据滑坡壁的后期剥蚀破坏程度，判断滑坡发生的时间长短。●在一些古滑坡体上，常见到一些马刀树，马刀树的弯曲树干处的同一年的树木年轮，靠中心部位圆周宽度相等，而外部各圈层往往宽度不等，弯曲的外侧宽内侧窄。从这些年轮变化的数目特征，可以推断滑坡发生时间。●研究滑坡裂隙的性质和产状，可以确定滑坡的发展阶段。当斜坡上出现环状拉张裂隙时，这可能是滑坡发展的初期阶段。如能对滑坡裂隙进行连续观测，还可了解滑坡体的受力性质。2．滑坡的影响因素（1）斜坡的地貌特征斜坡地貌决定了斜坡内部应力分布状态及地表流水特征，特别是斜坡的高度、陡度和外形是决定滑动力大小的主要因素。一般起伏和缓，坡度不大，而且植被覆盖较好的山坡，大多是比较稳定的。而在高陡的山坡或陡崖，使斜坡上部的软弱面形成临空状态，大大加大了滑动力，使斜坡上部土（岩）体处于不稳定状态，容易产生滑坡。根据我国几条山区的铁路统计，大多数滑坡都发生在河谷段内，河谷段内的大型滑坡有80%发生在河流凹岸陡坎部位。•（2）岩土结构和岩性：岩石的结构与滑坡的关系表现在两个方面：一是滑坡常断层面、节理面或岩层不整合面滑动，二是沿松散沉积物和基岩面之间滑动或者沿岩层层面滑动，尤其在岩层面与斜坡倾向一致，而岩层倾角小于斜坡倾角时最易形成滑坡。（3）地下水地下水与土（岩）体间发生的许多复杂的物理化学作用，使土（岩）体失去稳定性，产生滑坡。例如，土（岩）体颗粒间的空隙水将降低细颗粒间的凝聚力；地下水能溶解土（岩）体中的胶结物（碳酸钙等），使土（岩）体失去粘结力；饱含水分的土（岩）体，增加了单位体积土（岩）体的重量，因而加大了下滑力；地下水运动时，产生动压力，能使土（岩）体发生滑动；地下水沿滑动面运动，使摩擦系数减小，阻力降低。（4）地表水地表水对滑坡的影响主要表现为，河水的侵蚀或海浪、湖浪的冲击，使河岸、海岸、湖岸（库岸）的坡脚被淘蚀，使岸坡上的物体支持力减小而产生滑坡；降雨或融雪时，都将有一部分水渗入到土（岩）体中，将其浸润而使之滑动。•A、水的软化作用：是指水的活动使岩土的强度降低作用。•B、水的冲刷作用：河谷岸坡因水流冲刷而使斜坡变高，变陡，不利于斜坡的稳定。•C、静水压力：岩质斜坡上的张裂隙，因降水或地下水活动使裂隙充水，则裂隙