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第三節(jié)風(fēng)化作用與塊體運(yùn)動(dòng)一、風(fēng)化作用二、塊體運(yùn)動(dòng)一、風(fēng)化作用地殼表層巖石和礦物在太陽輻射、大氣、水及生物作用下,使物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化,并形成新物質(zhì)的過程。(一)風(fēng)化作用的類型(二)風(fēng)化產(chǎn)物(三)風(fēng)化殼及其分布(四)風(fēng)化作用的意義1、物理風(fēng)化概念:因溫度變化、孔隙水的凍漲過程、干濕變化使巖石鹽類的重結(jié)晶以及巖石中的一些礦物發(fā)生溶解,都可使巖石崩裂破碎,這稱為物理風(fēng)化。影響因子:太陽輻射增溫和晝夜溫度變化;水的相變;裂隙中的鹽類發(fā)生重結(jié)晶作用;巖石礦物溶解于水;生物作用。2、化學(xué)風(fēng)化概念:是指巖石和礦物在大氣、水和生物等作用下受到化學(xué)分解進(jìn)而形成化學(xué)成分和性質(zhì)不同的新物質(zhì)的過程。水化作用:水分子與一些不含水的礦物相結(jié)合,改變?cè)瓉淼V物的分子的結(jié)構(gòu),形成新礦物的過程。CaSO4+2H2O→CaSO4?2H2O水解作用:水體進(jìn)入地表巖石,水中的H+離子與礦物中的鹽基離子發(fā)生交換形成可溶性鹽類,即礦物遇水分解的過程。2KAISi3O8+CO2+2H2O→AI2Si2O5(OH)4+4SiO2+K2CO3碳酸化作用:指含有CO2的水溶液對(duì)礦物的分解過程CaCO3+H2O+CO2→Ca(HCO3)2氧化作用:指礦物被大氣游離、水體溶解氧氧化,形成高價(jià)化合物的過程4FeS2+15O2+H2O→4FeO(OH)+H2SO4生物化學(xué)風(fēng)化:生物在新陳代謝過程中分泌出各種化合物,如碳酸、硝酸和各種有機(jī)酸,它們對(duì)巖石所起的強(qiáng)烈腐蝕作用,稱為生物的化學(xué)風(fēng)化作用。植物從土壤中吸收養(yǎng)分,分泌出來的各種酸是很好的溶劑,可以溶解某些礦物,對(duì)巖石起著破壞作用。微生物吸收空氣中的氧、二氧化碳和硫化物,制造的硝酸、碳酸和硫酸等無機(jī)酸,以及生物殘?bào)w分解過程中形成的有機(jī)酸腐蝕和分解巖石。均對(duì)化學(xué)風(fēng)化有促進(jìn)作用。風(fēng)化作用的殘留礦物、次生礦物及可溶性物質(zhì)風(fēng)化殘留礦物是指未經(jīng)化學(xué)風(fēng)化的礦屑或巖屑它們一般都是化學(xué)性質(zhì)或物理性質(zhì)較穩(wěn)定的礦物。如自然元素類的金、鉑、金剛石等;氧化物類的石英、錫石、金紅石、磁鐵礦、鉻鐵礦、鈦鐵礦等;硅酸鹽類的綠柱石、白云母、電氣石等;其他礦物如獨(dú)居石、黑鎢礦等。從巖石來說,巖漿巖中從超基性巖、基性巖至酸性巖,其抗風(fēng)化能力依次增強(qiáng)。變質(zhì)巖一般依變質(zhì)深度和變晶程度而不同。沉積碎屑巖視其膠結(jié)類型和膠結(jié)物成分、顆粒成分和大小而定。在化學(xué)風(fēng)化微弱而物理風(fēng)化占優(yōu)勢(shì)的地區(qū),風(fēng)化產(chǎn)物主要是殘留的巖塊和礦屑。即使在化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)烈的地方,同樣也還殘留一些原有礦物。因?yàn)轱L(fēng)化過程很難達(dá)到平衡,原有造巖礦物在所有化學(xué)分解階段總是有一部分呈風(fēng)化殘留物而存在的,例如最耐風(fēng)化的石英等。因此,有些原生礦物如錫石、獨(dú)居石、自然金等,在剝蝕作用下可在表層殘留富集成砂礦。風(fēng)化產(chǎn)生的各種次生礦物中,最常見的是粘土礦物及鐵和鋁的含水氧化物等。粘土礦物主要是AI、Fe及Mg等的含水硅酸鹽,種類很多,主要的有高嶺土、蒙脫石和伊利石(含水云母)三大類??扇苄晕镔|(zhì)包括礦物分解時(shí)釋放和形成難溶性的次生礦物時(shí)多余的溶解物質(zhì),它們呈離子或膠體等形式隨循環(huán)水淋失,有的至下層再淀積起來,有的被水流遷移到別處。隨地下水或地表水流失的可溶成分,通常都能反映其附近母巖的特點(diǎn)。如鈣、鎂和碳酸根離子較多,常與碳酸鹽巖石風(fēng)化時(shí)流失的可溶性物質(zhì)有關(guān)。因此,巖性是水質(zhì)差異的重要的影響因素之一。在化學(xué)風(fēng)化過程中,各種元素的淋溶與累積程度是不一樣的??偟内厔?shì)是易溶性的元素或化合物隨水遷移的強(qiáng)度較大;反之,難溶性的則遷移強(qiáng)度較弱。因此,蘇聯(lián)..波雷諾夫根據(jù)元素水遷移的相對(duì)強(qiáng)度或先后淋失的次序,將主要元素分為以下序列:最易遷移的——CI,S;易遷移的——Ca,Na,Mg,K;可遷移的——Si,P,Mn;難遷移的一Fe,AI,Ti第一時(shí)期﹐風(fēng)化物喪失Cl和S的化合物﹔第二時(shí)期﹐風(fēng)化物喪失堿金屬和堿土金屬鹽基﹔第三時(shí)期是殘積粘土?xí)r期﹐SiO2開始淋失﹔第四時(shí)期是富鋁化時(shí)期﹐大量二﹑三氧化物積聚。
概念:地殼表層巖石風(fēng)化后,殘留在原地基巖之上的風(fēng)化物稱為殘積物或殘積層。殘積物在地殼表層構(gòu)成一層外殼稱為風(fēng)化殼或風(fēng)化層。廣義的風(fēng)化殼,除基巖風(fēng)化而成的殘積風(fēng)化殼外,還有被搬運(yùn)后再堆積的風(fēng)化產(chǎn)物而成的堆積風(fēng)化殼。風(fēng)化殼的表層經(jīng)風(fēng)化作用和生物作用形成能生長(zhǎng)植物的松散表土,稱土壤。
風(fēng)化殼尤其是厚層風(fēng)化殼的形成必須具有兩個(gè)方面的基本條件。一是有利于風(fēng)化作用持續(xù)進(jìn)行的氣候、巖性和構(gòu)造條件。如高溫多雨,溫度較差大,巖石多節(jié)理、裂隙,構(gòu)造破裂顯著等。二是有利于風(fēng)化產(chǎn)物殘留原地的地貌、植被、水文與水文地質(zhì)條件。①在構(gòu)造穩(wěn)定的平坦地形條件下﹐風(fēng)化殼形成的速度大于侵蝕速度﹐有利于形成深厚的風(fēng)化殼﹔相反﹐在年輕的褶皺帶﹐新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)劇烈﹐地形起伏大﹐坡陡谷深地區(qū)的風(fēng)化殼一般較淺薄。②同一種巖石在不同的生物氣候條件下﹐形成不同的具有地帶性特點(diǎn)的風(fēng)化殼。在干旱氣候條件下﹐風(fēng)化作用微弱﹐甚至像方解石﹑石膏這樣極易風(fēng)化的礦物﹐在風(fēng)化殼中也積聚起來﹐形成的風(fēng)化殼較為淺薄。而在濕熱氣候條件下﹐風(fēng)化作用強(qiáng)烈﹐風(fēng)化殼中幾乎沒有原生礦物﹐形成的風(fēng)化殼也較深厚。③此外植被覆蓋度高、地表流水侵蝕較弱、地下水流動(dòng)顯著且地下水位較低等因素都有利于風(fēng)化殼的形成。風(fēng)化殼的基本特征:具有一定的厚度;組成物質(zhì)以粘土和碎屑為主;結(jié)構(gòu)疏松,表層分散性強(qiáng),分解程度高,粒徑細(xì),中下層相反,但不具有類似沉積巖的層理;風(fēng)化殼的剖面形態(tài),有的比較簡(jiǎn)單,如粗巖屑風(fēng)化殼和土層淺薄的幼年風(fēng)化殼。但發(fā)育和保存較好的紅色風(fēng)化殼,自下而上可分為若干個(gè)帶(層):微風(fēng)化帶、中度風(fēng)化帶、強(qiáng)度風(fēng)化帶
風(fēng)化殼基本類型及其分布。粗巖屑型風(fēng)化殼、富鈣化堿性風(fēng)化殼、碳酸型中性-弱堿性風(fēng)化殼、硅鋁粘土型弱酸性風(fēng)化殼、硅鋁鐵型酸性風(fēng)化殼、富鋁型酸性風(fēng)化殼微風(fēng)化帶中度風(fēng)化帶
強(qiáng)度風(fēng)化帶
基巖接近地表,水解作用減弱,氧化作用最為強(qiáng)烈,形成許多穩(wěn)定的有代表性的礦物,如鐵、鋁的含水氧化物等。粘土礦物主要是高嶺土。顏色呈棕紅色。原來的巖石結(jié)構(gòu)全已破壞,但新生的塊體和鐵質(zhì)化又有出現(xiàn),成為夾有新生塊體的粘土帶。其最上部為土壤層,含植物根較多,有機(jī)質(zhì)較豐富。在微風(fēng)化帶之上,水分以垂直移動(dòng)為主,淋濾作用減弱,氧化作用開始,水解作用強(qiáng)烈,高嶺土及過渡性粘土礦物大量形成,顏色由淺至斑狀雜色,巖石結(jié)構(gòu)大部分被破壞,成為夾碎屑的粘土帶。位于未風(fēng)化巖體上的穩(wěn)定潛水層部分。沿裂隙移動(dòng)的潛水對(duì)巖石主要進(jìn)行水化和淋溶過濾作用,裂隙之間最容易水化的礦物首先變?yōu)樗颇?、綠泥石等粘土礦物。自上層淋失下來的物質(zhì)在這里經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)后,有些重新聚積為新礦物,有的則隨地下水被遷移。風(fēng)化裂隙發(fā)育,巖石結(jié)構(gòu)開始破壞,成為疏松巖石帶。風(fēng)化殼類型風(fēng)化條件元素遷移特點(diǎn)風(fēng)化產(chǎn)物其他特征粗巖屑型風(fēng)化殼高寒氣候、生物作用弱元素遷移弱,機(jī)械破壞為主輕微化學(xué)變化的碎屑
富鈣化堿性風(fēng)化殼干旱氣候,生物作用弱CI-、SO42-流失,堿金屬元素部分析出,形成并堆積氯化物、硫酸鹽類礦物巖鹽、蒙脫石、伊犁石、硬石膏、芒硝色淺、層薄、呈堿性碳酸型中性-弱堿性風(fēng)化殼溫帶半濕潤半干旱氣候,有機(jī)酸起作用堿金屬元素析出,碳酸鹽富集(主要是CaCO3)蒙脫石、方解石、白云石、色淺、層薄、含鈣質(zhì)、硅鋁鐵氧化物呈中性-弱堿性硅鋁粘土型弱酸性風(fēng)化殼溫帶濕潤氣候,有機(jī)酸起積極作用堿金屬與堿土金屬淋失強(qiáng)烈,AI2O3和Fe2O3帶到下層,SiO2在表層堆積高嶺土黃色或棕色、層較薄、含褐鐵礦、呈弱酸性硅鋁鐵型酸性風(fēng)化殼濕熱的熱帶、亞熱帶氣候,有機(jī)酸作用強(qiáng)SiO2及堿金屬淋失強(qiáng)烈,AI2O3和Fe2O3堆積鐵、錳、鋁氫氧化物、高嶺土色紅、層厚、鐵鋁分離相對(duì)不顯著、硅和鋁形成高嶺土類粘土礦物等。富鋁型酸性風(fēng)化殼濕熱的熱帶氣候,有機(jī)酸作用強(qiáng)SiO2及堿金屬淋失強(qiáng)烈,AI2O3和Fe2O3堆積鐵、錳、鋁氫氧化物、高嶺土色紅、層厚、鐵鋁高度富集、可形成鐵、鎳礦床(四)風(fēng)化作用的意義1.發(fā)展了物質(zhì)的分散性2.對(duì)水熱氣的調(diào)節(jié)作用加強(qiáng)
3.為土壤的形成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)4.促使各種風(fēng)化礦床的形成二、塊體運(yùn)動(dòng)與重力地貌巖體和土體在重力作用及地表水地下水影響下沿坡向下運(yùn)動(dòng)稱為塊體運(yùn)動(dòng)。所產(chǎn)生的獨(dú)特地貌就是重力地貌。坡面重力地貌的研究,不僅有著重要的理論意義,而且具有重要的經(jīng)濟(jì)意義,特別在山區(qū)修建道路工程和水利工程時(shí),常會(huì)遇到有關(guān)坡地發(fā)育問題,如道路受滑坡的影響,可使路基變形,交通受阻,急劇的崩塌會(huì)造成交通事故,壩址附近如有滑坡,會(huì)影響壩址穩(wěn)定,庫岸的崩塌,會(huì)縮短水庫壽命。這種運(yùn)動(dòng)通常與地表水及地下水的作用有關(guān)。根據(jù)其運(yùn)動(dòng)的速度和性質(zhì),可分為崩落、滑動(dòng)、蠕動(dòng)和泥石流等幾種,并相應(yīng)地形成各種地貌。(一)崩落與崩塌地貌陡坡上的巖體與土體在重力作用下突然快速下移動(dòng)稱為崩落或崩塌。它廣泛出現(xiàn)于山坡、河湖岸及海岸上,是一種突發(fā)性的災(zāi)害。發(fā)生速度極快,一般以5—200m/s的自由落體速度進(jìn)行。發(fā)生時(shí)可摧毀森林,破壞交通,堵塞河道,掩埋村莊和建筑,造成人畜傷亡與經(jīng)濟(jì)損失。如1994年7月3日烏江左岸雞冠嶺山崩,落入烏江的巖塊530萬立方米,形成長(zhǎng)110米的亂石壩,使烏江斷流半小時(shí),江水猛長(zhǎng)10米,造成三個(gè)煤礦被毀、碼頭被掀、五艘船被擊沉,死亡6人,經(jīng)濟(jì)損失900多萬元。發(fā)生于1980年6月3日凌晨的鹽池河崩塌是三峽地區(qū)最大的一次慘劇,3日凌晨5時(shí)左右,一大塊巖體從高850米的鷹咀崖突然崩塌,把一座辦公大樓砸得粉碎,整個(gè)礦務(wù)局夷為瓦礫,造成285人全部喪生。青藏公路某段發(fā)生的崩塌
甘肅窯街發(fā)生的山體崩塌(2002年10月11日)
福建安溪山體塌陷傷亡32人(2002年6月30日)地質(zhì)技術(shù)人員認(rèn)為由于事故發(fā)生地的巖性為下二迭統(tǒng)沉積碎屑巖地層。巖性較為破碎,而且有較厚的泥質(zhì)灰?guī)r層,長(zhǎng)期受內(nèi)外引力的地質(zhì)作用,形成溶洞。一定條件下無法承載山體重量,同時(shí)該處流水體系接水面積較大。由于兩側(cè)巨土堵塞和連續(xù)暴雨,且在崩塌區(qū)北側(cè)山體陡,當(dāng)大面積水得不到排泄時(shí),局部壓力加大后,突然外泄無法承載山體重量房屋倒塌。1、崩塌的分類根據(jù)坡地物質(zhì)組成分類崩積物崩塌表層風(fēng)化物崩塌沉積物崩塌基巖崩塌流動(dòng)型根據(jù)崩塌體的移動(dòng)形式和速度分類散落型滑動(dòng)型根據(jù)崩塌發(fā)生的地貌部位和方式分類山崩塌岸散落(1)山崩
山崩是山岳地區(qū)常發(fā)生的一種大規(guī)模崩塌現(xiàn)象,山崩時(shí),大塊崩落石塊和小顆粒散落巖屑是同時(shí)進(jìn)行的,崩塌體能達(dá)數(shù)十萬立方米。山崩常阻塞河流、毀壞森林和村鎮(zhèn)。(2)塌岸河岸、湖岸(庫岸)或海岸的陡坡,由于河水、湖水或海水的沖蝕,或地下水的潛蝕作用以及冰凍作用,在岸坡的水面位置常被掏空,使岸坡上部物體失去支持而發(fā)生崩塌,稱為塌岸。
(3)散落散落是巖屑沿斜坡向下作滾動(dòng)或跳躍式地連續(xù)運(yùn)動(dòng)。其特點(diǎn)是散落的巖屑連續(xù)地撞擊斜坡坡面,并帶有微弱的跳動(dòng)和向下作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)屈動(dòng)可以是巖屑從某一高度崩落到下坡形成反跳,也可能是快速滾動(dòng)的巖屑撞擊不平整的坡面而跳起。2、形成崩塌的條件(1)地形條件(2)地質(zhì)條件(破碎巖體和土體的來源)(3)氣候條件(4)地震因素(5)人為因素地形條件包括坡度和坡地相對(duì)高度。坡度對(duì)崩塌的影響最為明顯,斜坡上的物體,它的重力切向分力和垂向分力是隨著山坡坡度大小而變化的。當(dāng)山坡坡度達(dá)到一定角度時(shí),巖屑重力的切向分力能夠克服摩擦阻力而向下移動(dòng),此時(shí)坡面角度稱為休止角,一般休止角在30-60o之間的山坡最易產(chǎn)生崩塌。(不同巖性的山坡,形成崩塌的坡度也不完全相同。在無水情況下,一般巖屑坡的坡度休止角是30o~35o\干沙的休止角為35o~40o\粘土的休止角可達(dá)40”左右。如果同一種巖性但結(jié)構(gòu)不同,它們的休止角也不同,例如原生黃土的結(jié)構(gòu)較致密,超過50o的坡地才會(huì)發(fā)生崩塌,而次生黃土的結(jié)構(gòu)較松散,30o左右就發(fā)生崩塌。)此外,坡地的相對(duì)高度和崩塌的規(guī)模有關(guān),當(dāng)坡地相對(duì)高度超過50m時(shí),就可能出現(xiàn)大型崩塌。崩塌體往往沿巖層陡斜的層面、節(jié)理面、斷層面、土層開裂面等活動(dòng),開始微微滑動(dòng),后因重心不穩(wěn),便發(fā)生猛烈下崩、傾倒、翻滾等現(xiàn)象,因此地質(zhì)構(gòu)造裂隙多,比較破碎的山坡,較易于發(fā)生崩落。此外,當(dāng)?shù)貙觾A向和山坡坡向一致,常沿外傾結(jié)構(gòu)地層層面發(fā)生崩塌。軟硬巖性的地層呈互層時(shí),較軟巖層易受風(fēng)化,形成凹坡,堅(jiān)硬巖層形成陡壁或突出成懸崖,也易發(fā)生崩塌。氣候可使巖石風(fēng)化破碎,加快坡地崩塌形成的時(shí)間,尤其在日溫差和年溫差較大的干旱半干旱地區(qū),物理風(fēng)化作用較強(qiáng),較短時(shí)間內(nèi)巖石就會(huì)風(fēng)化破碎。例如蘭新鐵路沿線一些新開挖的花崗巖路塹,僅四五年的時(shí)間,路塹邊坡巖石就遭到強(qiáng)烈風(fēng)化,形成崩塌。崩塌通常發(fā)生在降雨季節(jié)。這主要是由于降水或地下水引起坡體變化,以及地表水沖刷山坡導(dǎo)致坡面巖體、土體失去其穩(wěn)定性產(chǎn)生崩塌。地震是崩塌的觸發(fā)因素。地震時(shí),能形成數(shù)量多而規(guī)模很大的崩塌體。
在山區(qū)進(jìn)行各種工程建設(shè)時(shí),如不顧及地形條件,任意挖掘,常使山坡平衡遭到破壞而發(fā)生崩塌。另外,任意砍伐森林和在陡坡上開墾荒地也常引起崩塌。
3、崩塌堆積地貌崩塌形成兩種地貌,即山坡上部的崩塌崖壁和坡麓的巖堆(倒石堆)(1)崩塌崖壁崩塌崖壁坡度很大,常呈懸崖峭壁。翠華山山崩崖壁(2)巖堆1)巖堆的形態(tài)特征巖堆上尖下圓呈半錐狀,上部巖塊較細(xì),下部巖塊很大。倒石堆大多呈半圓形或三角形,它的規(guī)模大小不等,一般不超過幾百平方米,有時(shí)好幾個(gè)倒石堆連接在一起形成面積達(dá)十多萬平方米的巨大倒石堆。巖堆縱剖面的坡度與下部基巖坡度有一定關(guān)系。如圖基坡基底崩落巖屑的發(fā)源地稱為基坡地面接近水平的坡角稱為基底隨著基坡上的巖屑崩塌,基坡就不斷后退,以前陡峭的基坡坡度變緩,倒石堆不斷增長(zhǎng),其頂點(diǎn)逐漸向上移動(dòng)基坡基底被倒石堆埋藏的下部不再被破壞,如果上部基坡仍不斷崩塌,則坡度進(jìn)一步變緩。如此發(fā)展下去,基坡坡度從下往上就逐漸變小。巖堆縱剖面一般呈上陡下緩的凹形2)巖堆的結(jié)構(gòu)倒石堆的碎屑顆粒大小混雜,沒有明顯的排列層序??偟膩碚f,一般較大的巖塊由于崩塌時(shí)產(chǎn)生很大的動(dòng)能,可以克服各種障礙滾落到倒石堆的邊緣部位才停積下來,而一些較小的碎屑多堆積在倒石堆的頂部。3)巖堆的演變當(dāng)巖堆堆積之初,其后壁往往有清晰的崩落崖壁。巖堆表面碎石松散零亂,行走其上會(huì)引起滾落。坡面光禿,或只生一些雜草。但當(dāng)崩落作用趨向微弱時(shí),崖壁變緩,表面堆積的則是比較細(xì)的巖屑。從垂直剖面上看,較粗大的巖屑分布在倒石堆下部,向上逐漸變細(xì)。隨著時(shí)間的推移,巖堆表層經(jīng)風(fēng)化作用可以發(fā)育土壤和生長(zhǎng)植被。4、崩塌的防治(1)在崩塌可能發(fā)生的危險(xiǎn)區(qū),作詳細(xì)的調(diào)查和作出預(yù)防措施。(2)對(duì)正在發(fā)展中的崩塌,一般以避饒為主,或以隧道通過。(3)對(duì)表層不穩(wěn)定的巖土體,可采用清挖、錨固、網(wǎng)包及攔擋等加固工程。(4)開采地下水前要認(rèn)真勘察,合理布井和建井,嚴(yán)格控制抽水降深和排水強(qiáng)度。(塌陷為崩塌的一種)。(二)滑坡與滑坡地貌由巖石、土體或碎屑堆積物構(gòu)成的山坡體由于地表水和地下水的影響,在重力作用下沿軟弱面發(fā)生整體滑落的過程。稱為滑坡?;逻\(yùn)動(dòng)的速度一般很慢,一晝夜只有幾厘米,甚至幾個(gè)月才幾厘米,但在一些特殊情況下,如暴雨和大地震等,速度就很快,如1955年8月18日早晨,寶雞附近大雨傾盆,隴海鐵路發(fā)生滑坡,半小時(shí)內(nèi),鐵路被推移110米。312國道蘭州段山體滑坡1983年甘肅東鄉(xiāng)族自治縣灑勒山體大滑坡,掩埋3個(gè)村莊,2000畝農(nóng)田,死亡200人。又如1963年10月9日意大利北部瓦依昂特水庫南坡發(fā)生滑坡,有近3億m3的巖石墜入水庫,傾瀉的洪水毀滅了下游幾個(gè)城鎮(zhèn)、淹死3000人。
黃蠟石滑坡位于長(zhǎng)江巫峽與西陵峽之間的北岸斜坡上,巴東縣城即在對(duì)岸上游的1.5公里處,滑坡下距三峽工程三斗坪壩址64公里,距宜昌市101公里2002年9月12日傍晚,湖北咸豐縣境內(nèi)發(fā)生一起特大突發(fā)性山體滑坡事故。一長(zhǎng)約100米、高120米,體積約2.5萬立方米的危巖體大面積順層下滑。事故發(fā)生時(shí),有37名工人正在滑坡所在地的一段公路上進(jìn)行路面渣石清理。這起突然發(fā)生的特大事故中,有15名工人死里逃生,22人下落不明;正在施工的8臺(tái)拖拉機(jī)、1臺(tái)空壓機(jī)拖車及其它施工工具被埋滑坡下來的石頭堆滿了滑坡體下面的河道湖北秭歸縣沙鎮(zhèn)溪千將坪特大滑坡全貌
臺(tái)灣草嶺滑坡臺(tái)灣草嶺滑坡四川丹巴縣城滑坡體活躍全國罕見急需拯救
1、產(chǎn)生滑坡的條件(1)地下水和地表水(2)巖性與地質(zhì)構(gòu)造(3)斜坡形態(tài)(4)其他因素地下水和地表水浸濕坡面物質(zhì),使其軟化,增加可塑性,降低粘聚力和摩擦力,同時(shí)使巖層含水,增加重量,這樣就增大了滑坡體的滑動(dòng)力。所以在地下水豐富和坡體含水過多的地方,特別是連續(xù)降雨后,有大量雨水下滲時(shí),滑坡極易發(fā)生。巖石有無軟弱面存在,地質(zhì)構(gòu)造是否有利于聚水,對(duì)滑坡的產(chǎn)生有很大關(guān)系。堅(jiān)實(shí)完整的巖層,發(fā)生滑坡的可能性較??;松軟的巖層,被水浸濕后,發(fā)生軟化,極易發(fā)生滑坡;當(dāng)上部為透水層,下部為隔水層時(shí),則在隔水層頂面易于聚水,也容易形成上部巖層的下滑;斷面層、節(jié)理面及巖層面是天然的軟弱面,尤其在巖層內(nèi)夾有粘土層,巖層傾角較大,傾向與坡面一致,傾角小于坡面時(shí),更加容易形成滑坡。
過陡的斜坡,其重力作用主要表現(xiàn)為崩落。因此,產(chǎn)生滑坡的斜坡坡度,一般為20o—40o。通常,對(duì)滑坡影響最大的是坡腳被掏蝕或挖掘后使斜坡形態(tài)發(fā)生改變的地方。如在坡腳不斷受水流、波浪掏蝕后,斜坡下部會(huì)逐漸變陡而失去支撐,引起上部塊體的下滑。風(fēng)化作用、地震等,也都在不同程度上影響到滑坡的發(fā)育。人為的在斜坡上進(jìn)行蓄水灌溉,建房筑路破壞坡地穩(wěn)定性也是引起滑坡的原因之一?;碌陌l(fā)生往往不是由于某一個(gè)因素,而是多種因素綜合作用的結(jié)果。2、滑坡地貌其形態(tài)包括:(1)滑坡壁與滑坡階地(2)滑坡壟丘與洼地(3)滑坡裂縫滑坡體和滑動(dòng)面均可形成滑坡地貌?;卤谑腔麦w下滑后,在滑動(dòng)面上端與滑坡體間所形成的陡壁。新鮮的滑坡壁上有擦痕。坡度一般在50o以上,高一、二米到數(shù)十米不等。其平面多呈弧形線。它的相對(duì)高度表示了垂直下滑的距離。滑坡體下滑時(shí)因前后各段滑動(dòng)速度不同,斷裂成多個(gè)次級(jí)的滑動(dòng)面和滑坡體,高度各不相同,因此形成階梯狀的地形稱為滑坡階地。由于滑動(dòng)面多呈弧形,故使臺(tái)階面也向滑坡內(nèi)傾斜,原地面上生長(zhǎng)的樹木也隨之傾斜,這種歪斜的樹木稱為“醉漢樹”。由于滑坡體的推擠,在滑坡體的前緣常形成小型隆起形態(tài),稱滑坡壟丘。(滑坡體前緣呈舌狀突出,稱為滑坡舌?;麦w在下滑過程中,滑坡舌前方受阻,后方又受巖土體擠壓,因而鼓起丘脊?fàn)?,它與滑坡舌平行,稱為滑坡鼓丘。鼓丘地面有張裂隙,內(nèi)有褶曲構(gòu)造。)它們有的是圓形小丘,有的是長(zhǎng)條形小壟。壟丘的背后,局部相對(duì)低凹的地方,即為滑坡洼地。常有積水或沼澤化,即為滑坡湖?;卤诤缶墶⒒麦w兩側(cè)及前緣隆起處常有各種形式的裂縫?;卤诤缶売捎诨麦w下滑的張力,常形成平行于滑坡壁的環(huán)狀裂縫;滑坡體兩側(cè)由于滑坡體主滑線下滑較快,在兩側(cè)產(chǎn)生剪切力,形成和滑坡運(yùn)動(dòng)方向一致的剪切裂縫;滑坡下部隆起處,頂部由于拉張作用形成拉張裂縫;滑坡前斷因滑坡舌向外圍擴(kuò)散而形成放射狀裂縫。
3、滑坡的防治滑坡是一種比較嚴(yán)重的自然災(zāi)害,我國西部山地是著名的滑坡頻發(fā)區(qū),一次暴雨常誘發(fā)成千上萬次滑坡。1955年8月18日早晨,寶雞附近大雨傾盆,隴海鐵路發(fā)生大滑坡,半小時(shí)內(nèi)把鐵路推移了110m。四川北川縣的山體滑坡則是由于地震引起的?;率巧絽^(qū)主要的自然災(zāi)害之一,我們對(duì)它要進(jìn)行綜合治理,針對(duì)不同的情況,要采用排、減、固、擋等工程措施。(1)排水工程在滑坡體外圍開挖截水溝,使流水不進(jìn)入滑坡區(qū)內(nèi)。在滑坡區(qū)內(nèi)修建與滑坡方向平行或斜交的排水溝工程,減少滑坡體的含水量。
(2)減重與反壓工程在滑坡體上部挖方,減輕重量;在下部或前緣填方,以增加滑坡體的抗滑力。
(3)抗滑攔擋工程
在滑坡體前方建立擋土墻,但只能適用于中、小型滑坡。擋土墻根部要切人基巖0.5m以下或至穩(wěn)定的土層2m之下,而且墻背后和墻上也應(yīng)分別修滲水溝和泄水孔,使地下水排出墻外。
防滑坡工程
(三)蠕動(dòng)坡面巖屑、土屑在重力作用下以極緩慢的速度移動(dòng)的現(xiàn)象稱為蠕動(dòng)。蠕動(dòng)主要出現(xiàn)在15o—30o的坡地上。坡度較大的坡地,難以保存粘土和水分;而小于15o的坡地,重力作用不明顯。土屑蠕動(dòng)的原因主要是土層中凍結(jié)與融解、干與濕和溫度等因素的變化,導(dǎo)致坡地上的土屑時(shí)脹時(shí)縮,在脹縮過程中,受重力的作用,使土屑向坡地下方逐步移動(dòng)。土屑蠕動(dòng)運(yùn)動(dòng)過程緩慢,平常不易察覺,但經(jīng)過相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間之后,可以發(fā)現(xiàn)碎屑層或土層發(fā)生彎曲,斜坡上的物體發(fā)生變形。例如電線桿歪斜、樹干彎曲、土墻或籬笆墻向斜坡下方傾斜和斜坡草皮向下移動(dòng)。(四)泥石流1、泥石流的概念泥石流是在山區(qū)突然爆發(fā)、歷時(shí)短暫、來勢(shì)兇猛、大量松散物質(zhì)與空氣、水的混合物形成的具有強(qiáng)大破壞力的特殊洪流。其中泥沙、石塊含量15%-80%。有些地方稱之為“山洪”、“龍扒”等。泥石流是介于流水與滑坡之間的一種地質(zhì)作用。典型的泥石流由懸浮著粗大固體碎屑物并富含粉砂及粘土的粘稠泥漿組成。在適當(dāng)?shù)牡匦螚l件下,大量的水體浸透山坡或溝床中的固體堆積物質(zhì),使其穩(wěn)定性降低,飽含水分的固體堆積物質(zhì)在自身重力作用下發(fā)生運(yùn)動(dòng),就形成了泥石流。泥石流是一種災(zāi)害性的地質(zhì)現(xiàn)象。泥石流經(jīng)常突然爆發(fā),來勢(shì)兇猛,可攜帶巨大的石塊,并以高速前進(jìn),具有強(qiáng)大的能量,因而破壞性極大。泥石流所到之處,一切盡被摧毀。2、泥石流的形成條件(1)豐富的物源
(2)要有集水盆和急陡的溝谷地形(3)充足的水分
(四)泥石流固體松散物質(zhì)的多少是決定泥石流是否產(chǎn)生以及影響泥石流規(guī)模的物質(zhì)條件。一般在巖石軟弱、物理風(fēng)化強(qiáng)烈的山區(qū),或者洪積、坡積物、黃土堆積和冰磧物來源豐富的山區(qū),固體物質(zhì)都相當(dāng)豐富,因此成為泥石流經(jīng)常發(fā)生的地點(diǎn)。此外,人類不合理的毀林開荒,陡坡墾殖,廢棄礦渣等都成為泥石流的物質(zhì)來源之一。泥石流大多數(shù)發(fā)生在有儲(chǔ)存固體物質(zhì)的集水盆及排泄固體物質(zhì)的溝谷地形。集水盆是積累固體物質(zhì)的場(chǎng)所,平時(shí)固體物通過崩塌、滑坡、洪積及坡積等方式,從周圍的山坡搬至盆內(nèi),成為泥石流發(fā)生時(shí)的物質(zhì)供應(yīng)點(diǎn)。溝谷是泥石流發(fā)生時(shí)排泄固體物質(zhì)的通道,一般溝床坡度越大,所造成的動(dòng)能也大,最有利于泥石流的發(fā)育。水是泥石流發(fā)生的必須條件之一,它不僅增加固體物質(zhì)的重量和下滑力,以及誘發(fā)泥石流的發(fā)生,而且還是加強(qiáng)泥石流發(fā)展的主要?jiǎng)恿?。因此暴雨和冰雪融化季?jié),是泥石流發(fā)生頻率最多的時(shí)期。世界上最具備以上條件的山地是環(huán)太平洋山地及從阿爾卑斯山到喜馬拉雅山的廣大山地,它們因此也是泥石流的主要分布區(qū)。我國的泥石流則廣泛分布于天山、昆侖山、祁連山、賀蘭山、太行山、燕山、橫斷山、巫山、十萬大山、南嶺等山地,而尤以甘肅、四川、云南等省最多。3、泥石流的類型按泥石流的流體性質(zhì)可分為粘性泥石流和稀性泥石流兩種。(四)泥石流(1)粘性泥石流這是典型的泥石流,固體物質(zhì)含量很高,一般占40%-60%,最高可達(dá)80%,容重在2t/m3以上。由于泥沙石塊含量多,故泥漿粘度也高。泥石流在緩坡上運(yùn)動(dòng)時(shí)并不發(fā)生散流,而是呈狹窄的條帶狀直線流動(dòng),水和固體稠成一個(gè)整體,大石塊在泥漿中呈懸浮狀態(tài),作等速運(yùn)動(dòng),侵蝕搬運(yùn)能力強(qiáng),液固兩相無垂直交換,屬層流性質(zhì),故又稱層流性泥石流。在運(yùn)動(dòng)過程中,前鋒突起,形成高數(shù)米至十多米的“龍頭”,沿山谷咆哮而下,泥漿飛濺,地面震動(dòng),有著強(qiáng)大的沖擊、沖刷、爬高和掩埋能力,破壞性極大。無分支散流。(2)稀性泥石流固體物質(zhì)含量較少,一般為15%~40%,容重1.2-1.8t/m3。泥漿粘度小。稀性泥石流在運(yùn)動(dòng)過程中,水和固體分離,兩相有垂直交換現(xiàn)象,具有紊流性質(zhì),石塊的搬運(yùn)呈滾動(dòng)或躍移的形式。又稱為紊流型泥石流。如黃土地區(qū)的泥石流。這類泥石流與含沙量大的洪流相似,也具有相當(dāng)大的破壞能力。停止后有分支散流,沉積物有一定的分選性和層理性。(細(xì)粒物質(zhì)在上,粗粒物質(zhì)在下)。四川甘孜州丹巴縣稀性泥石流
2003年7月11日22時(shí)30分,一場(chǎng)特大泥石流襲擊四川甘孜藏族自治州丹巴縣巴底鄉(xiāng)水卡子村,正在當(dāng)?shù)匾粋€(gè)休閑山莊載歌載舞的51人瞬間被吞沒(成都新旅程旅行公司組織的一隊(duì)游客來到巴底鄉(xiāng)水卡子村“美人谷”休閑山莊,老板彭仕達(dá)應(yīng)游客要求邀集附近約60名村民舉行歌舞晚會(huì))
4、泥石流地貌(四)泥石流在溝谷中發(fā)生的泥石流地貌,可分為上、中、下游三區(qū)。其中的上游以侵蝕為主,中游以搬運(yùn)為主,下游以堆積為主。上游和源頭的侵蝕強(qiáng)烈,一次溯源侵蝕可達(dá)數(shù)百米,植被稀少,松散物質(zhì)豐富;泥石流上游和源頭
中游以下切為主,形成峽谷地形,谷壁陡峭而光滑,或留下撞擊的痕跡;下游以
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