3-第三章-风化作用、斜坡重力作用及重力地貌解析.ppt

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1、第三章第三章 风化作用、斜坡重力作用及风化作用、斜坡重力作用及重力地貌重力地貌u一、风化作用与风化壳一、风化作用与风化壳u二、斜坡重力作用及其分类二、斜坡重力作用及其分类u三、斜坡重力作用及其地貌三、斜坡重力作用及其地貌1、风化作用、风化作用（1）风化作用的概念）风化作用的概念 风化作用是指出露地表或接近地表的岩石风化作用是指出露地表或接近地表的岩石和矿物，由于受到气温、大气、水及生物和矿物，由于受到气温、大气、水及生物等因素的影响，使它们在原地发生分解和等因素的影响，使它们在原地发生分解和破坏的过程。破坏的过程。一、风化作用与风化壳一、风化作用与风化壳一、风化作用与风化壳一、风化作用与风化壳

2、（2）风化作用的类型）风化作用的类型依据影响风化作用的因素不同，以及风依据影响风化作用的因素不同，以及风化方式的差异，通常把风化作用分为物化方式的差异，通常把风化作用分为物理风化作用、化学风化作用和生物风化理风化作用、化学风化作用和生物风化作用。作用。一、风化作用与风化壳一、风化作用与风化壳物理风化作用是指主要由气温、大气、水物理风化作用是指主要由气温、大气、水等因素引起的矿物、岩石在原地发生机械等因素引起的矿物、岩石在原地发生机械破碎的过程。破碎的过程。主要的方式有温差风化、冰劈作用、盐类主要的方式有温差风化、冰劈作用、盐类的结晶与潮解的结晶与潮解 一、风化作用与风化壳一、风化作用与风化壳化

3、学风化作用是指岩石在原地以化学变化学风化作用是指岩石在原地以化学变化或反应的方式使岩石破碎、变化的过化或反应的方式使岩石破碎、变化的过程。程。化学风化作用的方式主要有溶解作用、化学风化作用的方式主要有溶解作用、氧化作用、水解作用、碳酸化作用氧化作用、水解作用、碳酸化作用。一、风化作用与风化壳一、风化作用与风化壳生物风化作用是指由生命的活动而引起生物风化作用是指由生命的活动而引起的岩石破坏过程。的岩石破坏过程。包括生物物理风化作用（如植物的根劈包括生物物理风化作用（如植物的根劈作用、动物挖洞等）和生物化学风化作作用、动物挖洞等）和生物化学风化作用用2、风化壳、风化壳（1）风化壳的概念）风化壳的概

4、念风化壳是指由残积物构成分布在陆地表面风化壳是指由残积物构成分布在陆地表面的不连续薄壳。的不连续薄壳。从几十厘米到数百米不等，主要取决于气从几十厘米到数百米不等，主要取决于气候、岩性、构造、地貌、发育时间等。候、岩性、构造、地貌、发育时间等。（2）风化壳的剖面结构）风化壳的剖面结构以热带砖红壤高岭土型风化壳为例以热带砖红壤高岭土型风化壳为例 分为分为三个带三个带全风化带：剖面最上部，风化作用强烈全风化带：剖面最上部，风化作用强烈半风化基岩带：成分发生变化，但保存原半风化基岩带：成分发生变化，但保存原岩的结构构造岩的结构构造未风化基岩带：原岩几乎未风化未风化基岩带：原岩几乎未风化砖砖红红壤壤高高

5、岭岭土土型型风风化化壳壳剖剖面面结结构构示示意意图图（3）风化壳的类型）风化壳的类型依据风化壳的物质成分，可分为岩屑型依据风化壳的物质成分，可分为岩屑型风化壳、硅铝碳酸盐型风化壳、硅铝风化壳、硅铝碳酸盐型风化壳、硅铝黏土型风化壳和铁铝型风化壳四类黏土型风化壳和铁铝型风化壳四类二、斜坡重力作用及其分类二、斜坡重力作用及其分类1、斜坡的分类、斜坡的分类可按不同特征进行分类可按不同特征进行分类按物质成分：基岩斜坡、碎屑坡按物质成分：基岩斜坡、碎屑坡按形态：按形态：直线坡、凸形坡、凹形坡、凸直线坡、凸形坡、凹形坡、凸凹形坡凹形坡 按成因：侵蚀坡、剥蚀坡、堆积坡和人按成因：侵蚀坡、剥蚀坡、堆积坡和人工截

6、坡工截坡 2、斜坡重力作用、斜坡重力作用（1）斜坡块体运动）斜坡块体运动自然斜坡上的岩体或松散的土体（块体）自然斜坡上的岩体或松散的土体（块体）在重力作用下沿斜坡向下运动的过程称在重力作用下沿斜坡向下运动的过程称块体运动。块体运动。斜坡块体的稳定性取决于坡度、土体内斜坡块体的稳定性取决于坡度、土体内摩擦力、土体粘结力和坡高等因素。摩擦力、土体粘结力和坡高等因素。KT/（NtgCA）/GsinK 1，块体稳定；块体稳定；K 1，块体稳定，发生块体稳定，发生运动；运动；K1，块体处在极限平衡状态块体处在极限平衡状态 N为斜坡所受正压为斜坡所受正压力，力，C为块体粘结为块体粘结力，力，A为块体与坡为

7、块体与坡面接触面积，面接触面积，为为块体内摩擦角块体内摩擦角 岩 屑 堆 的 成 分最 小最 大平 均砂岩、页岩（角砾、碎石、混有石块的亚砂土）254235砂岩（块石、碎石、角砾）264032砂岩（块石、碎石）273933页岩（角砾、碎石、亚砂土）364338石灰岩（碎石、亚砂土）274534泥 砂 种 类干湿水分饱和泥492515松软砂质黏土402720洁净细砂402722紧密的细砂453025紧密的中粒砂453327松散的细砂373022松散生物中粒砂373325砾石土373327常见的松散堆积物的休止角常见的松散堆积物的休止角 2、斜坡重力作用、斜坡重力作用（2）斜坡重力作用类型）斜坡重

8、力作用类型根据斜坡上的块体运动的运动速度和运根据斜坡上的块体运动的运动速度和运动方式动方式，分为：，分为：滚落作用滚落作用 滑动作用滑动作用 流动作用流动作用重力作用类型运动速度特征运动方式主要影响因素常见类型流动作用多数缓慢土层流动，没有明显的滑动面气候、松散堆积物、坡度泥流、蠕动滚落作用快速坠落、翻滚坡度、坡高、岩石节理发育、岩性崩塌、撒落滑动作用多数慢滑动，有明显的滑动面坡度、坡高、岩性，存在软弱面、气候滑坡斜坡重力作用分类表斜坡重力作用分类表三、斜坡重力作用及其地貌三、斜坡重力作用及其地貌1、流动作用及其地貌、流动作用及其地貌（1）泥流）泥流斜坡上的厚层风化产物被水浸润饱和斜坡上的厚层

9、风化产物被水浸润饱和后，在重力作用下，顺斜坡向下流动的后，在重力作用下，顺斜坡向下流动的现象。现象。热带、温带发生于暴雨集中区，坡度热带、温带发生于暴雨集中区，坡度2040之之间。间。寒冷气候区：形成融冻泥流。寒冷气候区：形成融冻泥流。地貌：泥流阶地、泥流阶地群、融冻泥流阶地貌：泥流阶地、泥流阶地群、融冻泥流阶地地堆积物：泥土与碎石混杂，无分选和层理。堆积物：泥土与碎石混杂，无分选和层理。稀性泥石流的主要物源。稀性泥石流的主要物源。滑坡泥石流阻塞河流滑坡泥石流阻塞河流1、流动作用及其地貌、流动作用及其地貌（2）蠕动）蠕动土层蠕动土层蠕动斜坡上的表层岩屑，受温差斜坡上的表层岩屑，受温差或冻胀影响

10、，在重力作用下发生顺坡缓或冻胀影响，在重力作用下发生顺坡缓慢移动的现象。（土爬）慢移动的现象。（土爬）速度慢，几速度慢，几毫米毫米几十厘米几十厘米/年。年。但长期积累但长期积累也会引起建筑物的破坏。也会引起建筑物的破坏。原因：重力作用，斜坡上碎石片热胀冷缩，原因：重力作用，斜坡上碎石片热胀冷缩，使土层缓慢移动。使土层缓慢移动。（2）蠕动）蠕动基岩岩层蠕动基岩岩层蠕动出露在斜坡上的岩层在出露在斜坡上的岩层在重力作用下也会发生十分缓慢的蠕动。重力作用下也会发生十分缓慢的蠕动。发生岩层蠕动的坡度较陡，以发生岩层蠕动的坡度较陡，以3545坡度最利于岩层蠕动发生；岩性也比较坡度最利于岩层蠕动发生；岩性也

11、比较柔软。柔软。岩层蠕动过程示意图岩层蠕动过程示意图 2、滚动作用及其地貌、滚动作用及其地貌（1）崩塌）崩塌崩塌：把陡坡上的岩土体在重力的作用崩塌：把陡坡上的岩土体在重力的作用下，突然发生急剧的向下倾倒、崩落的下，突然发生急剧的向下倾倒、崩落的现象称为崩塌。现象称为崩塌。山崩：发生在山地的大规模崩塌。山崩：发生在山地的大规模崩塌。塌岸：发生在岸坡塌岸：发生在岸坡塌陷：发生在岩溶洞穴塌陷：发生在岩溶洞穴塌方：发生在土石体中塌方：发生在土石体中冰崩和雪崩：发生在冰雪中。冰崩和雪崩：发生在冰雪中。（1）崩塌）崩塌导致崩塌形成的基本条件主要有地貌、导致崩塌形成的基本条件主要有地貌、地质和气候条件等。地

12、质和气候条件等。在地貌条件中，斜坡的坡度对崩塌形在地貌条件中，斜坡的坡度对崩塌形成的影响最明显，其次是坡地的相对高成的影响最明显，其次是坡地的相对高度。度。崩塌作用主要发生在河流强烈切割、地崩塌作用主要发生在河流强烈切割、地势高差较大、地形破碎、坡度陡峻的高势高差较大、地形破碎、坡度陡峻的高山峡谷区，特别是河流的上游、河流强山峡谷区，特别是河流的上游、河流强烈侧蚀的凹岸，以及海蚀崖、湖蚀崖和烈侧蚀的凹岸，以及海蚀崖、湖蚀崖和水库的库岸等处。水库的库岸等处。（1）崩塌）崩塌 地质条件主要为岩石的岩性和地质构地质条件主要为岩石的岩性和地质构造。造。岩性：沉积岩：坚硬且脆性的岩石、软硬相岩性：沉积岩

13、：坚硬且脆性的岩石、软硬相间的岩石间的岩石岩浆岩：垂直节理发育的或有后期岩脉、岩岩浆岩：垂直节理发育的或有后期岩脉、岩墙穿插的岩体。墙穿插的岩体。地质构造：断裂、褶皱、构造节理地质构造：断裂、褶皱、构造节理（1）崩塌）崩塌气候对崩塌的影响主要表现在强烈的气候对崩塌的影响主要表现在强烈的物理风化作用导致斜坡上的岩块不稳定物理风化作用导致斜坡上的岩块不稳定而产生崩塌。而产生崩塌。触发因素触发因素暴雨、强烈的融冰化雪、爆破、地震及暴雨、强烈的融冰化雪、爆破、地震及人工开挖坡脚等是引起崩塌的触发因素。人工开挖坡脚等是引起崩塌的触发因素。（1）崩塌）崩塌剥蚀地貌：崩塌陡坎剥蚀地貌：崩塌陡坎堆积地貌：倒石

14、堆堆积地貌：倒石堆倒石堆的特点：碎屑物质大小混杂、松散倒石堆的特点：碎屑物质大小混杂、松散多孔、无层理、无分选，沿陡壁下部分布。多孔、无层理、无分选，沿陡壁下部分布。8080至至9090年代初期我国几次大的崩塌年代初期我国几次大的崩塌1980年年6月，湖北盐池河磷矿发生灾难性大崩塌，月，湖北盐池河磷矿发生灾难性大崩塌，高高160m，体积约体积约100万方的山体突然崩塌，冲击万方的山体突然崩塌，冲击浪将四层大楼抛至河对岸撞碎，有浪将四层大楼抛至河对岸撞碎，有280多人丧生。多人丧生。1987年年9月月1日凌晨，巫溪县城南龙头山发生大崩日凌晨，巫溪县城南龙头山发生大崩塌，摧毁县电力公司六层楼一幢、

15、私人旅社两家，塌，摧毁县电力公司六层楼一幢、私人旅社两家，民房民房20余户，掩埋公路干线余户，掩埋公路干线70余米，直接经济损余米，直接经济损失达失达270万元。万元。1992年年5月，宝成线月，宝成线190km处发生大崩塌，造成运处发生大崩塌，造成运输中断长达输中断长达30多天，抢险费用一千多万元；由于断多天，抢险费用一千多万元；由于断道给四川省和成都市造成的间接损失达数亿元道给四川省和成都市造成的间接损失达数亿元。（2）撒落）撒落撒落撒落：斜坡（斜坡（3050度度）上的风化碎石）上的风化碎石在重力作用下，长期不断往坡下坠落的在重力作用下，长期不断往坡下坠落的现象现象。对斜坡改造起重要作用，

16、但不造成重大灾害。对斜坡改造起重要作用，但不造成重大灾害。剥蚀地貌：剥蚀坡剥蚀地貌：剥蚀坡堆积地貌：倒石锥堆积地貌：倒石锥倒石锥的特点：上部细、下部粗，细土充填倒石锥的特点：上部细、下部粗，细土充填裂隙；显示粗略的分选。最厚处在斜坡由陡裂隙；显示粗略的分选。最厚处在斜坡由陡变缓处。变缓处。3、滑动作用及其地貌、滑动作用及其地貌（1）滑坡的地貌特征）滑坡的地貌特征 定义定义斜坡上的岩体或土体在重力作用及水的参与斜坡上的岩体或土体在重力作用及水的参与下，沿着一定的滑动面或滑动带作整体下滑下，沿着一定的滑动面或滑动带作整体下滑的现象。的现象。特点：物质成分特点：物质成分构成原始斜坡的岩土体构成原始斜

17、坡的岩土体动力动力重力重力具有软弱面具有软弱面滑动面滑动面运动过程运动过程具整体性具整体性滑坡的双重含义：滑坡的双重含义：过程、堆积物过程、堆积物我国的分布我国的分布:云、贵、川云、贵、川（1）滑坡的地貌特征）滑坡的地貌特征(2)滑坡要素滑坡要素(图图)A、滑坡体：滑动的岩土体。树木成滑坡体：滑动的岩土体。树木成“醉汉醉汉林林”（照片）（照片）B、滑动面（带）：滑坡体移动所经过的面滑动面（带）：滑坡体移动所经过的面(照片照片)。岩质滑动面上可见擦痕及磨光面岩质滑动面上可见擦痕及磨光面C、滑床滑床:滑动面之下，支持滑体而本身未滑动面之下，支持滑体而本身未经移动的斜坡组成部分。经移动的斜坡组成部分

18、。其他要素（图）其他要素（图）滑坡要素示意图滑坡要素示意图渔泉河大桥滑坡渔泉河大桥滑坡榔坪镇上堡滑坡榔坪镇上堡滑坡渔泉河大桥古滑坡的滑动面和渔泉河大桥古滑坡的滑动面和造成的河道堵塞造成的河道堵塞滑坡体上的醉汉树及滑坡体上的醉汉树及滑坡造成的公路弯曲和路面变形滑坡造成的公路弯曲和路面变形滑坡体上典型的马刀树滑坡体上典型的马刀树张家窝滑坡体上民房被迫上迁张家窝滑坡体上民房被迫上迁张家窝滑坡体前缘挡土墙张家窝滑坡体前缘挡土墙滑坡体前缘挡土墙被错断滑坡体前缘挡土墙被错断滑坡特征滑坡特征a、滑坡后壁与滑坡台阶滑坡后壁与滑坡台阶b、滑坡舌与滑坡鼓丘滑坡舌与滑坡鼓丘 c、滑坡洼地与滑坡湖滑坡洼地与滑坡湖d、

19、滑坡裂缝（环状拉张裂缝、剪切裂缝、滑坡裂缝（环状拉张裂缝、剪切裂缝、鼓起裂缝、扇形裂缝）鼓起裂缝、扇形裂缝）滑坡形态结构示意图（据严钦尚等，滑坡形态结构示意图（据严钦尚等，20042004）1 1、滑坡壁；、滑坡壁；2 2、滑坡湖；、滑坡湖；3 3、第一滑坡台阶；、第一滑坡台阶；4 4、第二滑坡、第二滑坡台阶；台阶；5 5、醉汉林；、醉汉林；6 6、滑坡舌凹地；、滑坡舌凹地；7 7、滑坡鼓丘和鼓张裂、滑坡鼓丘和鼓张裂缝；缝；8 8、羽状裂缝；、羽状裂缝；9 9、滑动面；、滑动面；1010、滑坡体；、滑坡体；1111、滑坡泉、滑坡泉滑滑坡坡体体内内的的裂裂缝缝系系统统（2）滑坡的形成）滑坡的形成

20、滑坡形成的条件滑坡形成的条件A、地形条件地形条件a.在地貌上要有一个有效临空面。b.斜坡在2040易发生滑坡。c.河流的凹岸易发生滑坡。张家窝滑坡远景张家窝滑坡远景滑坡形成的条件滑坡形成的条件B B、地层岩性地层岩性a.第四纪黏土、黄土。第四纪黏土、黄土。b.第三纪、白垩纪泥岩、页岩、砂岩、第三纪、白垩纪泥岩、页岩、砂岩、红土。红土。c.老地层的泥岩、页岩、煤系地层。老地层的泥岩、页岩、煤系地层。d.泥质类变质岩。泥质类变质岩。e.泥质夹层（滑动面）。泥质夹层（滑动面）。C C、构造条件构造条件形成滑动面：形成滑动面：a.断层、节理。断层、节理。b.不整合面。不整合面。c.不同岩层界面。不同岩

21、层界面。滑坡形成的条件滑坡形成的条件D D、水文地质条件水文地质条件a.降水。降水。b.地下水。地下水。原因：原因：a.增加滑坡体的重量。增加滑坡体的重量。b.产生浮托力。产生浮托力。c.改变岩土地性质强度。改变岩土地性质强度。d.水体运动有促进作用。水体运动有促进作用。滑坡形成的条件滑坡形成的条件E E、人类活动人类活动a.增加了有效临空面。增加了有效临空面。b.对斜坡的加载作用。对斜坡的加载作用。c.破坏斜坡上的覆盖层。破坏斜坡上的覆盖层。d.震动作用。震动作用。e.增加土体水分。增加土体水分。滑坡形成的条件滑坡形成的条件（2）滑坡的形成）滑坡的形成滑坡形成过程滑坡形成过程 A、蠕动变形蠕

22、动变形后部产生断续的张裂缝后部产生断续的张裂缝（照片（照片H03-2）中部开始微微蠕动向前挤压，出现滑动面中部开始微微蠕动向前挤压，出现滑动面位移。位移。B、滑动滑动上下部同时滑动，后部与边部裂缝贯通上下部同时滑动，后部与边部裂缝贯通C、稳定阶段稳定阶段滑坡体后缘张裂缝滑坡体后缘张裂缝复杂地滑构造示意图复杂地滑构造示意图（3）滑坡的分类）滑坡的分类一一般般根根据据滑滑坡坡岩岩性性、滑滑动动面面类类型型、滑滑坡坡厚厚度度、滑滑坡坡成成因因、滑滑坡坡年年代代、运运动动形形式式等方面进行划分（表）等方面进行划分（表）滑坡物质组成滑动面与构造面关系滑体厚度滑坡形成年代滑坡发生原因滑坡运动方式土质滑坡黏

23、土滑坡黄土滑坡碎屑层滑坡岩质滑坡风化岩浆岩滑坡沉积岩滑坡变质岩滑坡同类土滑坡顺层滑坡切层滑坡浅层滑坡（厚仅数米）中层滑坡（厚数米至20m）深层滑坡（厚 大 于20m）正在发展中滑坡新滑坡老滑坡古滑坡冲刷滑坡超载滑坡饱水滑坡震动滑坡潜水滑坡采空滑坡人工切割滑坡牵引式滑坡推动式滑坡（4）古滑坡的识别）古滑坡的识别滑坡壁遗迹滑坡壁遗迹反坡台阶、池沼或湿地反坡台阶、池沼或湿地坡脚出现渗泉、大弧石或弧形突出的坡脚出现渗泉、大弧石或弧形突出的堆积体堆积体斜坡上单沟转向与双沟同源斜坡上单沟转向与双沟同源岩层倾向异常及埋藏高度的变化岩层倾向异常及埋藏高度的变化滑坡泥、擦痕、滑动面和被填塞的裂滑坡泥、擦痕、滑动

24、面和被填塞的裂缝缝三、斜坡地貌的发展三、斜坡地貌的发展发展是指斜坡的高度、坡度、稳定性三发展是指斜坡的高度、坡度、稳定性三个方面的变化。个方面的变化。总趋势：高总趋势：高低；陡低；陡缓；不稳定缓；不稳定稳定。稳定。不同坡度，重力作用的方式不同（图）不同坡度，重力作用的方式不同（图）斜坡发展的两种基本观点斜坡发展的两种基本观点W.M.戴维斯戴维斯“平行下降说平行下降说”在坡面在坡面在坡面在坡面流水流水作用下，斜坡按下凹形坡面平行降低作用下，斜坡按下凹形坡面平行降低作用下，斜坡按下凹形坡面平行降低作用下，斜坡按下凹形坡面平行降低其高度与坡度，最终形成有圆顶残丘的和缓地形。其高度与坡度，最终形成有圆

25、顶残丘的和缓地形。其高度与坡度，最终形成有圆顶残丘的和缓地形。其高度与坡度，最终形成有圆顶残丘的和缓地形。M.彭克彭克“平行后退说平行后退说”改造斜坡的动力为改造斜坡的动力为改造斜坡的动力为改造斜坡的动力为重力重力作用，在斜坡演化过程中作用，在斜坡演化过程中作用，在斜坡演化过程中作用，在斜坡演化过程中上部重力作用不断进行，使陡坡不断平行后退，上部重力作用不断进行，使陡坡不断平行后退，上部重力作用不断进行，使陡坡不断平行后退，上部重力作用不断进行，使陡坡不断平行后退，最终形成有尖顶残丘和山足剥蚀面的和缓地形。最终形成有尖顶残丘和山足剥蚀面的和缓地形。最终形成有尖顶残丘和山足剥蚀面的和缓地形。最终

26、形成有尖顶残丘和山足剥蚀面的和缓地形。彭克认为：斜坡的发展是由于重力作用而非流水彭克认为：斜坡的发展是由于重力作用而非流水彭克认为：斜坡的发展是由于重力作用而非流水彭克认为：斜坡的发展是由于重力作用而非流水作用，即使到晚期仍有崩塌、错落之类的重力作作用，即使到晚期仍有崩塌、错落之类的重力作作用，即使到晚期仍有崩塌、错落之类的重力作作用，即使到晚期仍有崩塌、错落之类的重力作用发生。用发生。用发生。用发生。斜坡发展的两种基本观点斜坡发展的两种基本观点实际情况：斜坡演化受岩性、地质构实际情况：斜坡演化受岩性、地质构造、气候、植被和人为活动影响，演造、气候、植被和人为活动影响，演变过程复杂，既有平行下降为主的地变过程复杂，既有平行下降为主的地区（湿润气候区）；也有平行后退为区（湿润气候区）；也有平行后退为主地区（干燥区）主地区（干燥区），甚至同一地区平，甚至同一地区平行下降和平行后退交替进行。行下降和平行后退交替进行。