地球科学概论第十七章-重力地质作用课件

1、第十七章 重力地质作用块体运动第1页，共26页。基本概念：块体运动：山坡上的块体（包括岩石、松散堆积物等），由于本身的重力，在外因的触发下发生的垂直下落或沿山坡向下滑移的过程。又称为重力地质作用或负荷地质作用。块体运动具有很大的特殊性：它是一种固体或半固体物质的运动，同时块体本身既是作用的动力也是作用的对象。统一完成破碎、运移及堆积过程。 第2页，共26页。第一节 控制块体运动的因素斜坡上的物体是否能保持稳定取决于两种作用力的对比。 剪切应力：来自于物体本身重力沿斜坡向下的剪切分力。剪切强度：取决于物体内部的摩擦阻力、内部质点的聚合力以及植物根系对于土体的固定作用等。安全系数剪切强度/剪切应力

2、当安全系数小于1时，块体就发生运动。第3页，共26页。一、斜坡的坡度显而易见，山体坡度对于块体运动起着控制作用。坡度越大，块体越容易运动，因此在具有高山深谷的山区块体运动最容易发生。二、基岩的类型和产状的影响如果基岩为均一、完整、坚固的岩体，则发生块体运动的可能性较小；如果山坡由松软的风化层或层理很好的页岩、泥岩等，则比较容易发生滑动。第4页，共26页。沉积岩的层理面或变质岩的页理面是岩体容易滑动的薄弱面，因此岩层的产状与山坡产状的关系对于块体运动的发生关系密切，如果岩层倾向与山坡一致，则坡体容易滑动，若相反，则坡体较为稳定。第5页，共26页。三、松散堆积物的状态休止角指松散堆积物保持稳定的最

3、大坡度角。粒度不同的堆积物具有不同的休止角，超过休止角的堆积物则容易滑动。第6页，共26页。四、水和植被一定量的水分的存在可能增加土体的内聚力，但是水量过多时水的润滑作用则变得显著，引起土体的不稳定；植物根系对于松散堆积物具有固定作用，因此植被覆盖很好的山坡稳定性强于裸露的山坡。第7页，共26页。五、外部的触发力冰雪覆盖：加重了原来块体的重量，引起滑动风、雷电作用：使块体受到短暂的推动力产生运动地震、人工爆破：引起的地面震动，打破原有平衡掏蚀蚀块体下部失去支撑：垮塌引起块体运动第8页，共26页。第二节 块体运动的类型块体运动的表现形式由块体的组成与结构、块体中水的含量以及坡度等因素决定，此处将

4、块体运动划分为与山坡突发性崩塌相关的块体运动和沉积物流三大类：一、与山坡突发性崩塌相关的块体运动：特点是山坡突然发生破损、破损形成的块体下落，形成新的稳定山坡滑坡：指块体沿着上凹的弧形面下滑，同时绕水平轴向内旋转，因此滑坡发生后顶面常向后倾斜，可能成群出现，也可能单个产出，面积从几平方到数千平方不等。第9页，共26页。滑坡主要分布在地势高差大的地区，地质构造复杂、断裂发育的地区或有软弱的易滑地层分布的地区。大规模的滑坡会掩埋村镇、摧毁厂矿、中断交通、堵塞江河、破坏农田和森林，危害极大。据山地灾害研究资料表明，我国已发现新老滑坡近30万处，其中灾害性滑坡15万处，每年因滑坡灾害造成的经济损失在1

5、0亿元以上。因滑坡受灾或受威胁的，遍及全国20个省、自治区的300多个县（市），川、滇、陕、甘、青、藏、黔、鄂、宁、晋等10个省、自治区的面积虽然只占全国面积的40，但滑坡总数却占全国的85。 第10页，共26页。崩落：指由基岩分离下来的岩块或土体与植物的混合物从陡峭的山坡上直接落下，巨大的岩块在崩落过程中碰撞，碎裂，最后堆积在山麓的过程。第11页，共26页。大块岩体的崩落称为岩落，而碎屑物以及土体的混合物发生崩落则称为泥石落或碎屑落。第12页，共26页。崩滑：指块体沿滑面（层面、断层面、解理面等）迅速下滑，在崩落过程中碰撞，碎裂，最后堆积在山麓的过程，崩落或崩滑的堆积体成顶端向上的锥形，称为

6、倒石锥。第13页，共26页。二、沉积物流：指松散、未固结的碎屑物质与水的混合物像粘稠的流体（类似于熔化的沥青或者岩浆）一样地流动，流动速度可能只有几cm/年，也可能与水差不多，沉积物流也分为几种：泥流：有水饱和的沉积物流，密度大、碎屑物在水中悬浮，悬浮颗粒很少接触和碰撞，其堆积体缺乏分选性。泥石流或碎屑流是泥流中最为常见的，其沉积物包括泥质物、砂以及更粗的碎屑和石块，泥石流粘稠度变化幅度较大，稠的与混凝土类似，稀的则似泥浆水。可能是从滑坡体或泥石滑体演变而成，也可能是浑浊的沟谷流水不断从谷坡上捕获松散堆积物而成，在暴雨或火山爆发时最容易发生，运动速度可达时速100km，造成巨大破坏。第14页，

7、共26页。第15页，共26页。泥石流形成的条件：1、大量的碎屑物质：为泥石流提供物质来源。2、储存碎屑的地形：三面环山，一面有出口的洼地，坡度不可太陡，在20左右。3、充足的水源：降水量大的地区，雨、雪、冰雪融水等提供足够的水源，而干旱地区很难发生泥石流。4、外界的触发：雪崩、地震、暴风雨、山区暴雨之后特别容易爆发泥石流。第16页，共26页。我国是一个多山的国家，山地、高原、丘陵占国土面积的60%，复杂的地质条件，使得我国成为世界上泥石流灾情最严重的国家之一。受泥石流危害的主要地区是西南、西北山区，其次是青藏高原东部、南部和北部边缘、秦巴山区、太行山燕山辽南山区。我国泥石流灾害情况第17页，共

8、26页。 肆虐的泥石流给城镇、农田、工矿企业、交通运输、能源和水利设施、国防建设工程等带来极大的危害，每年都要造成数亿元的经济损失和几百甚至上千人的伤亡。其中铁路部门，由于其跨越的区域广，是受泥石流危害最严重的部门之一。全铁路沿线有泥石流沟1300多条，威胁着3000公里长度铁路线的安全。19491985年，累计发生泥石流灾害1200起，其中造成铁路被毁、中断行车的重大灾害有300起，列车出轨和颠覆的严重事故10起，100人以上伤亡的特大事故两起、33个车站被淤埋41次，每年仅用于复旧费和改建工程费就高达7000万元。此外，长江三峡工程库区，也有泥石流沟271条，且近期活动有加剧的趋势，从其发

9、展趋势预测，将直接影响库区泥沙淤积、航运畅通、城镇迁建和移民安置。 地质结构的长期演变和发育是泥石流发生的根本原因。但加速其发展的重要原因，是人类的生产活动改变了自然环境。近四十年来，工矿企业迁入山区，城镇、交通、农田和水利建设不断发展，滥伐森林、草坡过牧、陡坡垦植、开矿弃渣、筑路弃土、劈山引水等话动，地表自然结构被破坏，生态环境恶化等因素最终促使了泥石流的发生。第18页，共26页。粒流：不含水或含水较少的沉积物流，在粒状流中沉积物的全部重量是靠碎屑相互接触或互相碰撞而支撑的，粒流中最为常见的是颗粒流，特点是沉积物碎屑主要是砂，不含水，其形成是由于砂体堆积坡脚超过休止角。蠕动：最为缓慢的重力流

10、，通常出现在山坡表层，发生蠕移的物质是土体及其下垫基岩顶部，速度在每年几cm以内，例如坡脚为33时，土体蠕移速度仅有0.02mm/年。第19页，共26页。蠕动可以引起山坡上树干发生弯曲（马刀树）或直立岩层顶部的弯曲，寒冷地区的土体蠕移雨土体的反复冰冻融化有关。第20页，共26页。块体运动不仅发生在陆地上，而且在海洋中也广泛分布，形式包括海底滑坡、崩塌以及沉积物流，其规模往往远远大于陆地上，例如浊流就是在大陆坡上常见的一种重力流。第21页，共26页。第三节 突发性地质灾害的预防当滑坡、泥石流运动速度较快，并且当滑坡上，或者滑坡、泥石流运移路径上有城镇、村庄分布时，常常由于人们猝不及防而造成巨大生

11、命、财产损失。所以，人们又常把滑坡、泥石流称为突发性地质灾害。所谓突发性，也是相对而言。事实上，所有滑坡、泥石流活动都要经历一个孕育发生发展休止的过程，只是时间上有的长、有的短。在孕育阶段，都或多或少、或显或隐地有一些前兆显示。如果能及时捕捉到这些前兆，就为我们防灾、避灾赢得了宝贵时间。第22页，共26页。一、如何预防、躲避滑坡灾害1、注意日常活动不诱发滑坡灾害选择安全场地修建房屋 不要随意开挖坡脚 不随意在斜坡上堆弃土石 管理好引水和排水沟渠 2、注意发现滑坡前兆山坡上出现裂缝 坡脚松脱鼓胀 第23页，共26页。斜坡局部沉陷 斜坡上建筑物变形 泉水井水异常变化 地下发出异常声响 2、抑制滑坡发展、监视滑坡动态 抑制滑坡发展 监视滑