普通地质学-块体运动

第十七章块体运动山坡上块体(含岩石、松散沉积物以及它们的混合物)的向下运动称为块体运动。发生在陆上或海底，它改造地表形态，同时会给人们带来破坏性的后果。块体运动的动力是重力。第一节影响块体运动的因素一、重力作用剪切应力：物体重力沿斜坡的剪切分力，它力图使物体沿斜坡向下运动。剪切强度：物体对向下运动的阻力，其大小取决于物体的内部因素，即块体的磨擦阻力、块体内部质点间的聚合力、植物根对块体的固结作用等。安全系数：剪切强度与剪切应力之比值。此值小于1时，块体运动的发生将是不可避免的；大于1时，保持稳定状态。山坡因侵蚀或开挖而变陡；地震、大风导致剪切应力增大；风化、植物根腐烂、雨雪水浸润导致剪切强度削弱。这些都是块体运动的触发因素。二、水的作用水不是块体运动的搬运介质，而是同块体一起作同步运动。它对块体运动起着重要作用，它减小土体内部质点间的内聚力以及减小岩块与基底之间的磨擦阻力，从而促进块体运动的发生。地壳岩层中的逆掩断层使巨大的岩块发生大距离的水平运动，这是断裂面中充填了以水为主的流体后产生了浮力效应。第二节块体运动的类型一、与山坡突发性崩塌相关的块体运动1.滑坡：块体沿上弧形滑面下滑，滑距大，毁坏公路、农田、村舍。2.崩落：陡峭山坡上岩体沿山坡崩落过程中发生碰撞、变碎，无数碎块沿山坡滚动、跳跃或滑动，最后休止堆积于山麓。3.崩滑：陡峭山坡上块体下滑堆积于山麓。崩落和崩滑造成倒石锥；在山麓的堆积体呈顶端朝上的锥形。4、崩塌（1）崩塌：陡坡（>50°）上的岩体或土体在重力作用下，突然发生急剧的向下崩落、滚落和翻转运动的过程。崩塌借助近地压缩空气滑行，速度很快，一般为5200m/s，有时达到自由落体的速度。崩塌规模因地而异，其体积从小于1m³到几亿m³。崩塌是一种局部的但较为严重的地质灾害。崩塌的几种类型如下：山崩：规模巨大，涉及山体者的垂直或近垂直的崩塌现象；崩落：俗称塌方。是指岩块崩裂，脱离根基，发生垂直下滑、滚落的现象；坠石：坡体发生局部失稳，发生石块坠落的现象；冰崩和雪崩：发生在冰雪中的崩塌。（2）崩塌的形成与发展和致灾过程最初，陡坡岩（土）体由于近临空面释重应力产生与边坡平行的张性垂直裂隙，地下水浸入裂隙（包括岩石原有裂隙），使隙内风化加深，削弱岩（土）体与边坡联结力，长期风化使裂隙的宽和深与日俱增，终使岩（土）体处于临界稳定的危岩状态。一旦遭受地震、暴雨、融雪、人工不当截坡和爆破等触发，导致岩（土）体突然发生崩塌。崩塌摧毁建筑物、农田、森林、交通路线，堵塞江流，造成堰塞湖，并造成生命财产损失。特征：速度快（一般为5-200m/s）；规模差异大（小于1m³-108m³）。崩塌下落的大量石块、碎屑物或土体堆积在陡崖的坡脚或较开阔的山麓地带，形成倒石堆，倒石堆的形态规模不等，结构松散、杂乱、多孔隙、大小混杂无层理。（3）崩塌形成条件①地貌条件：崩塌只能发生在陡峻的斜坡地段；②地质条件：在节理发育、构造破碎的坚硬岩层上。片理、劈理、岩层顺向和坡向相一致的变质岩；垂直节理发育的黄土；构造运动强烈、地层挤压破碎、地震频繁的区域也容易发生崩塌；③气候条件：崩塌和强烈的物理风化作用密切相关。在日温差和年温差变化较大，以及冻融作用强烈的地区，容易发生崩塌。崩塌的触发因素①暴雨、强烈的融冰化雪、地震等自然因素。很多崩塌都发生在暴雨时或暴雨后不久，暴雨增加了岩（土）体的负荷，破坏了岩（土）体的结构，软化了粘土层，使上覆岩（土）体失去支撑。②人类活动：边坡设计过高、过陡；不适宜地采用大爆破；施工程序不当；对潜在崩塌体认识不足；改变了斜坡外形，产生大规模崩塌。（4）崩塌的治理在高山峡谷区进行工程建设，特别是道路建设，常常会遇到倒石堆。那些不稳定的倒石堆，很容易发生崩塌，下推力很大，可造成严重后果。因此事先必须充分估计可能发生的剧变，采用各种有效措施。5、滑坡（地滑）：是指斜坡上的土体或岩体在重力作用和其他因素的影响下，沿着一定的软弱面或软弱带整体地向下滑动。滑坡由滑坡体、滑动面(带)、滑床、滑动台阶和滑坡壁等组成。滑坡一般发生在以粘土质为主的土层或泥质岩及其变质岩的分布区。滑动面大多沿着岩层面、破裂面或透水层与不透水层之间的分界面发育。冲刷形成的陡岸或人工开挖的陡坎最易形成滑坡。地震、降雨和融雪等是诱发滑坡的重要因素。滑坡的形成过程，从初期的岩土体缓慢蠕动至快速滑动一般需较长时间，有的历时几个月或几年；但也有突然爆发的滑坡。（1）滑坡的特征①滑坡要素②滑坡特征年轻滑坡特征清楚易识，老滑坡的许多特征均已消失，但从斜坡上“人”形冲沟系和其下波状起伏丘地仍可辨认。多期滑坡地段则明显或不明显的滑坡标志杂然并存，在这种情况下，要划分出不同时期的滑坡。（2）滑坡形成与发展①滑坡形成条件Ⅰ岩性条件：滑坡主要发生在粘土岩、页岩、泥灰岩、千枚岩、板岩、片岩、风化岩浆岩、黄土及多裂隙破碎松动岩石和各种松散沉积物分布区。上述各种岩石的共同特点是：含有亲水性粘土矿物，如蒙脱石、伊利石和高岭石，易于吸水加重岩体负荷，可塑性强，使岩（土）体易于变形滑动。Ⅱ地质构造条件：滑动面常沿层理、节理面、断裂面、不整合面、劈理面和透水层与不透水层界面发生，尤其这些构造面斜向河谷，且特别是天然或人工截坡坡度（θ）大于岩层（或土层）内摩擦角（ψ）时，下滑力大于抗滑力，沿上述构造软弱面易于发生滑坡。Ⅲ地貌条件：一切具有效临空面的天然和人工斜坡，坡度在20°～40°间，坡脚下有河流（或海、湖浪）掏蚀地段，使岩（土）体失去支持，极易发生滑坡。Ⅳ气候和水分条件：雨季大量地表和地下水渗入滑体和滑动面，前者加重土体负荷，后者削弱岩（土）体抗滑力并增加滑动面润滑作用，易于引发滑坡，故有“大雨大滑，小雨小滑”之说。Ⅴ地震：地震引起土体内部结构变化，震动使老滑动面松动，使土层液化，这些都能诱发滑坡发生和老滑坡再活动。强烈地震区和震中区诱发滑坡密度最大，其灾害性有时超过地震本身，故滑坡（还有崩塌）是地震致灾的重要过程。Ⅵ人工活动：开挖边坡，使岩（土）体失去支持；坡上堆卸废石，加重岩（土）体负荷，均使岩（土）体下滑力增大，导致滑坡发生。3、滑坡的分类滑坡类型常从组成滑坡岩性、滑动面类型、滑坡厚度、滑坡成因和滑坡年代等方面划分，以便于认识和合理有效防治滑坡。二、沉积物流沉积物(泥、砂、石块等)与水(或空气)组成的运动性流体。1、泥流：有水饱和的沉积物流，密度大，碎屑物在水中悬浮，碎屑颗粒很少接触和碰撞。泥石流、碎屑流。2、粒流：不含水或含水少的沉积物流，颗粒流(砂)。块体运动在海底分布极其广泛，主要表现为海底滑坡、滑塌以及沉积物流。其规模往往比陆上大得多。由海底滑塌及滑坡常常引起沉积物流，浊流就是其中最为常见的一种。3、泥石流：是突然爆发的、含有大量泥砂、石块等固体物质并具有强大破坏力的特殊洪流。泥石流是介于流水与滑坡之间的一种地质作用。典型的泥石流由悬浮着粗大固体碎屑物并富含粉砂及粘土的粘稠泥浆组成。在适当的地形条件下，大量的水体浸透山坡或沟床中的固体堆积物质，使其稳定性降低，饱含水分的固体堆积物质在自身重力作用下发生运动，就形成了泥石流。泥石流是一种灾害性的地质现象。泥石流经常突然爆发，来势凶猛，可携带巨大