滑坡型泥石流形成机理_李树德
中国滑坡、泥石流灾害的时空分布特点
第6卷第4期水土保持研究V o l.6N o.4 1999年12月R esearch of So il and W ater Conservati on D ec.,1999Ξ中国滑坡、泥石流灾害的时空分布特点李 树 德(北京大学城市与环境学系 北京 100871)摘 要 环境、生态、灾害是当前人类所面临的重大紧迫问题,同时也构成当代科学研究的最前沿课题之一。
我国滑坡和泥石流除在空间表现出明显的分布特征外,在时间上也呈现一定的规律性特点。
表现出滑坡、泥石流灾害的宏观动态特征不仅有其特殊的波动特性,而且还显示一定的周期性特征。
关键词 滑坡 泥石流 灾害The Tem pora l and Spac i a l D istr ibution of Landsl ideand D ebr is Flow D isa sters i n Ch i naL i S hud e(D ep art m ent of U rban and E nv ironm ental S ciences,B eij ing U niversity B eij ing 100871)Abstract Environm en t,eco logy and disaster are the th ree p ressing p rob lem s facing m ank ind now adays,and m eanw h ile they con stitu te the leading sub jects in cu rren t scien tific research.A part from the obvi ou s distribu ti onal p attern s,landslide and deb ris flow in Ch ina also show s certain regu larity in ti m e landslide and deb ris flow disasters,in o ther w o rds,no t on ly have show n m acro scop ic featu res,bu t have also show n certain cyclical character.Key words landslide deb ris flow disaster灾害是天体、地球大气系统中能量交换、物质运动在生态圈的一个客观事件。
滑坡、泥石流应急避险常识
滑坡、泥石流应急避险常识滑坡和泥石流是自然灾害中比较常见的一种，它们在发生时危害巨大，给人们的生命财产造成了严重威胁。
因此，了解滑坡和泥石流的发生机理、预防措施以及应急避险常识对于居民和相关人员来说十分重要。
本文将从这些方面进行详细介绍，以帮助人们更好地面对滑坡和泥石流带来的威胁。
一、滑坡和泥石流的发生机理1. 滑坡的发生机理滑坡是指在山坡或陡坡上坡顶为露天而下，土体以一定速度水平或倾斜滑行的现象。
滑坡是由于以下原因导致的：- 坡体的地质条件不稳定，如土层的结构松散、含水量过高等；- 坡体的外部力作用，如地震、暴雨等；- 人为活动造成的地质破坏，如采矿、爆破等。
2. 泥石流的发生机理泥石流是由于降雨或融雪引起的大量泥沙与水混合流动而形成的，泥石流的发生需要具备以下条件：- 陡坡：山坡或河床的坡度较大，使泥石流能够顺利流动；- 强烈降水：大量的降雨或融雪引起泥石流；- 充足的泥沙供应：河床或山坡上有足够的泥沙可供泥石流流动。
二、滑坡和泥石流的预防措施1. 滑坡的预防措施- 加强地质灾害监测和预警。
通过设置地质灾害监测点，及时监测土体的位移和变形情况，通过预警系统提前发现滑坡的迹象，以便采取相应的应对措施。
- 加强防护工程建设。
通过设置挡土墙、锚杆、悬索网等工程措施，加固和稳定滑坡体，减少滑坡的发生风险。
- 合理规划和管理土地利用。
在规划城市和农村的发展时，要避免在地质条件不稳定的地区建设大型建筑物或进行大规模的矿产开采等活动。
2. 泥石流的预防措施- 加强水土保持措施。
采取种植草木、建设沟渠等措施，保持土壤的固结性，减少泥石流形成的可能性。
- 建设泥石流沟壑的排涝系统。
通过修建堤坝、挖掘排涝沟渠等工程措施，加大排涝能力，减少泥石流的形成。
- 提高公众的防灾意识。
加强宣传教育，让公众了解泥石流的危害和预防方法，提高他们自我保护能力。
三、滑坡和泥石流的应急避险常识1. 滑坡和泥石流的预警信号滑坡和泥石流发生时，往往有一些前兆信号，可以提前预警。
湖北省巴东县桐木园山坡型泥石流的形成机理及预警指标
桐木园村$、 中上部为%组村民居住地。 !、 #组， 桐木园斜坡地质灾害体由多个规模不同的山 坡型泥石流和一个滑坡体组成， 位于斜坡中部上段 的山坡型泥石流， 规模较大。在斜坡下段陡坡处可 见多处呈 “涓涓细流” 下泄的碎屑流， 散落于坡体之 上。在斜坡西侧中段缓坡处还形成一弓形滑坡体， 长约 #"" &， 宽 %"" &， 滑体平均厚度 ’ & 左右 （图 !） 。 现场调查表明， 主要致灾体是位于斜坡中部上段的 山坡型泥石流，兼具滑坡和泥石流的某些特征， 故 也有人称之为 “滑坡型泥石流” 。该山坡型泥石流后 缘具有滑坡弧形后壁的特征， 第四系覆盖层与基岩 之间的接触面为破坏界面， 上部出现较大范围的裸 露基岩层面 （滑床） ， 显示出的斜坡上段表层松散土 体厚 "(’)# &， 自上而下有逐渐变厚的趋势。在暴雨 作用下， 残坡积物构成的滑体启动后迅速转化为泥 石流， 在斜坡上段形成宽 %" &、 长 #"" & 的长条状侵 蚀凹槽。桐木园斜坡目前处于潜在不稳定状态， 在
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图$ 桐木园斜坡地理位置和地质简图
桐木园山坡型泥石流的成灾机理
形成条件 即地形、 众所周知， 泥石流的产生需要#个条件，
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物源和水动力条件。桐木园斜坡处于茶店子向斜翼 部， 与斜坡走向垂直的构造节理比较发育， 不仅造成 岩体的完整性降低， 使风化剥蚀作用加剧， 控制了坡 面上微地貌的展布特征， 还致使坡面沿走向方向呈波 状， 出现一些宽缓凹槽地形， 成为汇集坡面流的地段。 桐木园斜坡表层为粘土页岩， 岩层面光滑平整， 上覆厚 "(’)% & 的残坡积粉质粘土夹碎块石， 土石比 一般为 *+#， 土体结构较密实， 干燥时处于相对稳 定 状态， 但在饱水状态下极易发生坍滑。 暴雨 为 泥 石 流 的 产 生 提 供 了 丰 富 的 地 表 径 流 和动力条件。 巴东县出现 !""# 年 # 月 #$ 日至 % 月 $ 日， 大范围连续降雨， 降 雨 持 续 $" 小 时 ， 连续降雨量达 最大降雨强度 %,(* && - . （ 图 #） 。由暴雨产 $$$ &&， 生的强烈坡面流对趋于饱和的土体施加冲刷作用， 促进了残坡积物的泥化、 软化， 大大降低了表层土与 基岩间的摩擦力。 此外， 斜坡上人类活动和植被稀少 也是产生斜坡泥石流不可忽视的因素。
滑坡型泥石流形成机理_李树德
北京大学学报(自然科学版),第34卷,第4期,1998年7月A ct a Scientiar um Nat ur aliumU niv ersit atis Pekinensis,V o l.34,N o.4(Jul,1998)滑坡型泥石流形成机理1)李 树 德(北京大学城市与环境学系,北京,100871)摘 要 滑坡型泥石流是一种特殊的能量转换体运动类型。
它是在很短时间内,由滑坡体的位能快速转化为动能的一次性滑动——流动堆积。
滑坡型泥石流的活动是由块体在整个连续运动过程中发展的两个阶段(先滑坡,后泥石流)组成。
滑坡型泥石流与一般的滑坡、泥石流不同,它兼具滑坡和泥石流的一些特征。
滑坡型泥石流速度快,冲击力强,破坏性大。
在理论上和国民经济影响方面有独特的研究意义。
关键词 滑坡;泥石流;滑坡型泥石流中图分类号 P6420 引 言滑坡与泥石流、地震、火山喷发、台风以及特大洪水一样,是一种突发性自然灾害。
而滑坡型泥石流兼具滑坡和泥石流的一些特征,它是一种超强度高速输移泥沙石块的过程,它可以在几分钟、几十分钟或数小时内将大量的泥沙石块倾泻到山口外,倾刻之间给人类造成巨大灾难。
不仅造成人员伤亡及工农业极大经济损失,而且大大恶化了周围生态环境。
对其形成、发展和运动机理、分布规律,预测预报和预防治理的研究,将对人类生存和经济建设持续发展具有重要理论意义和实际意义。
1 滑坡型泥石流概念客观科学地认识滑坡型泥石流,首先必须对滑坡及泥石流概念有正确的理解。
一般认为在重力、动水压力、地震或其他某些力的作用下,斜坡上的岩土沿坡内一定的软弱带(或面)作整体地向前、向下移动的现象,谓之滑坡。
而泥石流这一概念,目前国内外的研究者尚无一致性的意见。
一般认为泥石流是一种特殊物质运动的自然现象;有的认为泥石流是产生于沟谷中或坡地上的一种饱含大量泥少石块和巨砾的固液两相流体。
它介于山崩、滑坡等块体重力及动力运动与流水等液体水力运动之间,呈粘性层流或稀性紊流状态,是各种自然营力(地质、地貌、水文、气象等)和人为因素综合作用的结果。
崩塌、滑坡和泥石流成灾机理、分布特征及其防治措施 (复核OK)
图5
滑移式崩塌示意图
2015年9月10日5时38分
5.3膨胀式崩塌
在边坡卸荷作用下,卸荷裂隙一般在构造裂隙的基础上继承发 展,在危岩体压应力作用下,层面垂向裂隙贯通后危岩体底部发生剪 切破坏,形成崩落。崩塌区由边坡坡肩前缘向后扩展(见下图3) 。如 果危岩底部含有软弱或破碎夹层,软弱夹层的蠕变和超前风化,或危 岩底剪切带发育优势结构面或裂隙面,将加速危岩体底部的剪切破 坏。
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5.滑坡的人为因素 违反自然规律、破坏斜坡稳定条件的人类活动都会诱发滑坡。例如： (1)开挖坡脚：修建铁路、公路、依山建房、建厂等工程，常常因使 坡体下部失去支撑而发生下滑。例如我国西南、西北的一些铁路、公路、 因修建时大力爆破、强行开挖，事后陆陆续续地在边坡上发生了滑坡， 给道路施工、运营带来危害。 (2)蓄水、排水：水渠和水池的漫溢和渗漏，工业生产用水和废水的 排放、农业灌溉等，均易使水流渗入坡体，加大孔隙水压力，软化岩、 土体，增大坡体容重，从而促使或诱发滑坡的发生。水库的水位上下急 剧变动，加大了坡体的动水压力，也可使斜坡和岸坡诱发滑坡发生。支 撑不了过大的重量，失去平衡而沿软弱面下滑。尤其是厂矿废渣的不合 理堆弃，常常触发滑坡的发生。 此外，劈山开矿的爆破作用，可使斜坡的岩、土体受振动而破碎产生 滑坡；在山坡上乱砍滥伐，使坡体失去保护，便有利于雨水等水体的入渗 从而诱发滑坡等等。如果上述的人类作用与不利的自然作用互相结合，则 就更容易促进滑坡的发生。 随着经济的发展，人类越来越多的工程活动破坏了自然坡体，因而近 年来滑坡的发生越来越频繁，并有愈演愈烈的趋势。应加以重视。
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(4)水文地质条件：水体活动，在滑坡形成中起着主要作用。它 的作用主要表现在：软化岩、土，降低岩、土体的强度，产生动水 压力和孔隙水压力，潜蚀岩、土，增大岩、土容重，对透水岩层产 生浮托力等。尤其是对滑面(带)的软化作用和降低强度的作用最突 出。 就第二个条件而言，在现今地壳运动的地区和人类工程活动的 频繁地区是滑坡多发区，外界因素和作用，可以使产生滑坡的基本 条件发生变化，从而诱发滑坡。主要的诱发因素有：地震、降雨和 融雪、地表水的冲刷、浸泡、河流等地表水体对斜坡坡脚的不断冲 刷；不合理的人类工程活动，如开挖坡脚、坡体上部堆载、爆破、 水库蓄(泄)水、矿山开采等都可诱发滑坡，还有如海啸、风暴潮、 冻融等作用也可诱发滑坡。
滑坡泥石流的成因
滑坡泥石流的成因滑坡发生的原因很多，既有内因，又有外因。
滑坡发生的内在因素主要包括斜坡地层的岩石性质、斜坡的地质构造和内部结构；外在因素是指地表水和地下水的活动、人工切坡或加载以及震动等促进斜坡丧失稳定性等因素。
有些泥石流的发生是由于人类不合理的开发而造成的。
11.自然因素：①地形：坡度、高差越大，滑坡位能越大，所形成滑坡的滑速越高。
斜坡前方地形的开阔程度，对滑移距离的大小有很大影响。
地形越开阔，则滑移距离越大。
开阔程度对滑移距离的大小有很大影响。
地形越开阔，则滑移距离越大。
②岩性：组成滑坡体的岩、土的力学强度越高、越完整，则滑坡往往就越少。
构成滑坡滑面的岩、土性质，直接影响着滑速的高低，一般讲，滑坡面的力学强度越低，滑坡体的滑速也就越高。
③地质构造：切割、分离坡体的地质构造越发育，形成滑坡的规模往往也就越大越多。
2.人为因素①开挖坡脚：修建铁路、公路、依山建房、建厂等工程，常常因使坡体下部失去支撑而发生下滑。
②蓄水、排水：水渠和水池的漫溢和渗漏，工业生产用水和废水的排放、农业灌溉等，均易使水流渗入坡体，加大孔隙水压力，软化岩、土体，增大坡体容重，从而促使或诱发滑坡的发生。
21.自然原因：岩石的风化、地表植被分泌的物质对土壤下的岩石层的分解、霜冻对土壤形成的冻结和溶解造成的土壤的松动。
2.不合理开挖：修建铁路、公路、水渠以及其它工程建筑的不合理开挖。
有些泥石流就是在修建公路、水渠、铁路以及其它建筑活动，破坏了山坡表面而形成的。
3.弃土弃渣采石。
4.滥伐乱垦：滥伐乱垦会使植被消失，山坡失去保护、土体疏松、冲沟发育，大大加重水土流失，进而山坡的稳定性被破坏，崩塌、滑坡等不良地质现象发育，结果就很容易产生泥石流。
5.次生灾害：由于地震灾害过后经过暴雨或是山洪稀释大面积的山体后发生的洪流，使泥石流发生。
滑坡泥石流的成因及措施
滑坡泥石流的成因及措施滑坡泥石流是一种危险而常见的自然灾害，它可能对因其受到破坏的社区造成巨大的经济和人员损失。
滑坡泥石流的成因有多种多样，其中包括地质因素、地形因素、土壤特性、气侯变化、人类活动等。
首先，地质因素是重要的滑坡泥石流的形成原因。
地下的结构性缺陷经常导致山体崩塌，从而引发滑坡泥石流灾害。
其次，地形因素也是一个重要因素。
地势陡峭，尤其是坡度大于30°的地形，容易发生山体滑坡，从而引发泥石流。
此外，土壤特性也会影响滑坡泥石流的发生。
某些土壤的强度和稳定性较差，容易受到水的冲刷，从而导致滑坡。
此外，气侯变化对滑坡泥石流的成因也有影响。
由于气温升高和降雨量增加，温暖潮湿的环境会加剧滑坡灾害的发生频率，从而导致滑坡泥石流灾害。
最后，人类活动也是滑坡泥石流灾害发生的原因。
其中包括开采地质矿产、采砂、开荒、砍伐森林、建设小型水库等人为活动，这些行为会破坏地貌，从而引发滑坡泥石流灾害。
为了预防滑坡泥石流灾害，必须采取有效的措施。
首先，要加强滑坡泥石流灾害的风险评估，改善地质研究，建立灾害预报系统，增强人民的灾害意识，降低损失。
其次，应定期检查滑坡泥石流潜在危险区，并加强现场勘查，以及树立恰当的防护措施。
此外，政府应努力改善居民的生活条件，提高他们的社会福利，以减少他们不得不从事危险的活动，从而降低滑坡泥石流灾害造成的损失。
总之，滑坡泥石流灾害的成因各有不同，离不开地质因素、地形因素、土壤特性、气侯变化、人类活动的影响，要有效预防滑坡泥石流灾害，就必须采取有效的措施，加强风险评估，定期检查潜在危险区，改善社会福利等，以减少自然灾害带来的损失。
滑坡和泥石流灾害研究报告
滑坡和泥石流灾害研究报告近年来，滑坡和泥石流灾害发生频率逐年增加，给人们的生命财产安全带来了巨大的威胁。
为了更好地防范和应对滑坡和泥石流灾害，科学家们对其进行了深入的研究和分析，并制订了相应的应对措施。
本文将就滑坡和泥石流灾害的成因、特点和预防措施展开说明。
一、滑坡和泥石流灾害的成因滑坡和泥石流灾害的发生与以下因素密切相关：1.人类活动。
人类活动主要包括植树造林、松土、采石、挖掘土方和石方等，这些活动直接导致了地质灾害的发生。
2.地质构造。
地质构造对地质灾害的发生有重要的影响。
例如，在断层活动等构造活动的影响下，土层和石层的相对位置会发生改变，从而导致地面土石体的滑动。
3.地形环境。
含水层在地形环境的影响下会流出地下，形成滑坡和泥石流灾害。
二、滑坡和泥石流灾害的特点1.突发性。
滑坡和泥石流灾害通常都是突发性的，在不同季节、不同气候条件下都会发生。
2.规模巨大。
大部分滑坡和泥石流灾害的规模都是巨大的，占据了很大的地区和范围。
3.危害性较大。
滑坡和泥石流灾害造成的危害较大，轻则导致人员受伤和房屋倒塌，重则造成人员伤亡，破坏基础设施和生态环境。
三、滑坡和泥石流灾害的预防措施1.地质勘探。
地质勘探是了解地质构造、性质和特征的重要手段，对于预防和控制滑坡和泥石流灾害具有重要作用。
2.生态治理。
加强植被覆盖，防止退耕还林造成的过度开垦。
3.灾后应急救援。
设立一定数量的避难所，及时进行疏散和救援，从而减少人员伤亡的风险。
4.科学规划。
在新建住宅、工业和交通等项目时，必须考虑滑坡和泥石流等灾害的可能性，在规划设计过程中采取足够的措施，确保项目的安全性。
四、结论滑坡和泥石流灾害对于人类生命财产安全具有极大的威胁，预防和控制滑坡和泥石流灾害是我们面临的一个重大任务。
研究滑坡和泥石流灾害的成因、特点和预防措施，有助于更好地预防和控制这一地质灾害的发生。
我们应该加大科学研究的力度，探索更有效的预防和控制措施，为人类的生命财产安全保驾护航。
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DOI：10.13209/j.0479-8023.1998.035北京大学学报(自然科学版),第34卷,第4期,1998年7月Act a Scientiar um Nat ur aliumUniversit atis Pekinensis,Vol.34,No.4(Jul,1998)滑坡型泥石流形成机理1)李 树 德(北京大学城市与环境学系,北京,100871)摘 要 滑坡型泥石流是一种特殊的能量转换体运动类型。
它是在很短时间内,由滑坡体的位能快速转化为动能的一次性滑动——流动堆积。
滑坡型泥石流的活动是由块体在整个连续运动过程中发展的两个阶段(先滑坡,后泥石流)组成。
滑坡型泥石流与一般的滑坡、泥石流不同,它兼具滑坡和泥石流的一些特征。
滑坡型泥石流速度快,冲击力强,破坏性大。
在理论上和国民经济影响方面有独特的研究意义。
关键词 滑坡;泥石流;滑坡型泥石流中图分类号 P6420 引 言滑坡与泥石流、地震、火山喷发、台风以及特大洪水一样,是一种突发性自然灾害。
而滑坡型泥石流兼具滑坡和泥石流的一些特征,它是一种超强度高速输移泥沙石块的过程,它可以在几分钟、几十分钟或数小时内将大量的泥沙石块倾泻到山口外,倾刻之间给人类造成巨大灾难。
不仅造成人员伤亡及工农业极大经济损失,而且大大恶化了周围生态环境。
对其形成、发展和运动机理、分布规律,预测预报和预防治理的研究,将对人类生存和经济建设持续发展具有重要理论意义和实际意义。
1 滑坡型泥石流概念客观科学地认识滑坡型泥石流,首先必须对滑坡及泥石流概念有正确的理解。
一般认为在重力、动水压力、地震或其他某些力的作用下,斜坡上的岩土沿坡内一定的软弱带(或面)作整体地向前、向下移动的现象,谓之滑坡。
而泥石流这一概念,目前国内外的研究者尚无一致性的意见。
一般认为泥石流是一种特殊物质运动的自然现象;有的认为泥石流是产生于沟谷中或坡地上的一种饱含大量泥少石块和巨砾的固液两相流体。
它介于山崩、滑坡等块体重力及动力运动与流水等液体水力运动之间,呈粘性层流或稀性紊流状态,是各种自然营力(地质、地貌、水文、气象等)和人为因素综合作用的结果。
C.M.伏列什曼夫认为泥石流指的是固体物质含量高,泥位剧增的暂时性山地河床型洪流[1];日本水土保持学会认为泥石含量多于水体。
含水的粥状泥沙在其自重作用下产生运动 1)地震科学联合基金资助项目(95239)收稿日期:1997-01-24;修改稿收到日期:1997-04-04.的现象,称为泥石流[2];英国地质学会工程组指出泥石流是介于水流与滑坡之间的一系列过程,因而包括有重力作用下松散物质、水体和空气三者构成的块体运动。
国内外一些研究者把泥石流分为粘性泥石流和稀性泥石流。
本文理解泥石流为介于崩塌、滑坡的块体运动与水流之间的一系列连续复杂过程。
是携带大量固体碎屑(块石、碎石、漂石、卵石、沙和泥的洪水流,沿着陡峻的沟床向下游快速运动的现象。
它又可分为土力类泥石流和水力类泥石流[3]。
泥石流形成机理乃是固、液两相物质在山区坡地或沟谷内相互作用而发展形成整个物理地质作用过程。
滑坡和泥石流虽然是两种不同的块体运动类型,在许多情况下,滑坡和泥石流相伴而生,迅速转化,难以截然区分,以致在同一地区的同一自然灾害现象,有的研究者视为滑坡、而另一些研究者则将它视为泥石流。
滑坡型泥石流是在很短时间内,由滑坡体的位能快速转化为动能的一次性滑动——流动堆积。
是整个块体连续运动过程中发展的两个阶段(先滑坡滑动,而后转化泥石流流动)组成[4]。
因此,滑坡型泥石流与一般滑坡和泥石流不同,它兼具滑坡和泥石流的一些特征,为了和一般的滑坡和泥石流相区别,以便学术上深入研究,本文将这种现象视为一种特殊条件下岩石碎块与泥水混合体的运动类型,称滑坡型泥石流或滑坡——泥石流。
2 滑坡型泥石流分类土(石)体重量Q 的增加,促使下滑启动力S =Q sim A (A 为坡角)增大,土(石)体内孔隙水增加,使得内摩擦角U 和内聚力C 值减小,最后导致临界起动力S 0=R tg U +C 减小。
式中R 为土(石)体对地形坡面由Q 引起的垂直坡面的正压力。
当S =S 0时,土(石)体处于极限平衡状态;在S >S 0时,土(石)体即迅速发生运动,按受力运动形式可分为2类。
(1)滑坡型泥石流:土(石)体沿某一坡面或滑动面形成的泥石流,先发生滑坡,而后直接迅速发展成泥石流,为同一过程发展的两个阶段。
这类泥石流大体有2种情况:¹滑动土体松散且含水量充分,可在滑动中迅速转化为泥石流;º滑动土体下滑再遇水源拌和而形成泥石流,如滑动土体进入沟床或河道再遇水而形成泥石流,或滑动土体堵塞河道形成堰塞湖再溃决形成泥石流。
例如1984年8月4～5日甘肃省天水地区刘家堡滑坡型泥石流最为典型[4]。
在连续降雨影响下,高处滑坡土体内含水量很高,几乎接近饱和,当滑动面(或带)上S >S 0时,滑坡土体迅速下滑至沟床中,再加上沟床两侧坡面流水汇入沟床中形成加速度滑坡型泥石流。
(2)崩塌型泥石流:随坡高堆的土体发生崩塌而形成的泥石流。
也大体存在与上述滑坡型相似的2种情况:¹崩塌土体松散且含水量充分,在崩塌中直接演变成泥石流;º崩塌土体再遇水源拌和而形成泥石流。
例如1982和1984年两次舟曲泄流坡崩塌——滑坡型泥石流[4]。
3 滑坡型泥石流形成机理松散碎屑堆积物(包括残积物、坡积物、冲洪积物、冰碛物、崩塌和滑坡堆积物等)为滑坡型泥石流提供了丰富的固体碎屑物源。
在一定的地形地貌条件下,特定的水动力来源则会激发土体发生滑坡,然后快速转化高速流动。
土体能否发生位移运动,决定斜坡上土体的静力平衡是否被破坏,一般松散堆积土石体于斜坡上,在其自重()作用下产生垂直坡面的正应力()和520 北京大学学报(自然科学版) 第34卷 沿斜坡向下运动的分力即下滑起动力S =Q sim A (A 为地面斜坡坡角),由于土体与斜坡地面(或某一软弱滑动面)之间产生抗滑动的摩擦力即抗滑动的抗剪强度,有人称临界起动力S 0=R tg U +C (式中U 为土体内摩擦角,C 为内聚力),当S <S 0时,土体处于稳定状态;S =S 0时,土体处于极限平衡临界状态;当S >S 0时,极限平衡被打破,土体快速向下滑动,在特定水动力条件下形成滑坡型泥石流。
抗剪强度S 值的变化受多种因素影响:¹水(雨水、沟谷坡脚泉水、冰雪融水等)促使土体逐渐饱水,大大降低了土体内摩擦角(U )和内聚力(C )值,使内摩擦系数f =tg U 变小,引起内摩擦力R tg U 降低。
º因水流不断侵蚀冲刷,使沟床纵坡角(A )增大,使下滑起动力S =Q sim A 增大。
»高处崩塌、边坡坍塌、坡面流坍、落石、剥落、碎落等使土体重量(Q )增大。
¼地震等震动激发。
根据S 和S 0的相互关系,滑坡型泥石流形成机理程序可能是:¹底层滑移蠕动。
当S 稍大于S 0时,下部饱水的临界土体首先发生极其缓慢滑移蠕动[5]。
这时,其上部的土体一般尚未发生明显位移,这一机理一般不被人们所注意。
º滑移蠕动—扰动。
当S 稍增大时,下部底层土体蠕动稍加速,这时上部土体被牵引带动扰动形成蠕动扰动流。
»蠕动—扰动—崩塌。
土体内孔隙全部被水饱和,这时饱和度(D w )值接近1,临界土体S 0值继续减小,土体内C ,U 值继续减小,这时土体内剪切式的蠕动—扰动流加速,土体前缘开始出现崩塌翻落形成扰动流。
¼崩塌—滑塌—扰动。
饱水土体因S 不断增大,流速加快,土体前缘急速崩塌、滑塌和翻落,整个土体呈现扰动状态。
½快速流动。
整个饱水土体急剧滑塌,在水动力作用下形成滑坡型泥石流。
4 关于滑坡型泥石流的临界结构对于泥石流体结构,人们从¹泥石流浆体特征、º泥石流流速结构、»泥石流阻力定律、¼泥石流力学机理等多方面进行了研究。
对于泥石流的临界结构研究不多,然而泥石流的临界结构是滑坡型泥石流区别于一般泥石流(即水力类泥石流)的重要标志[6]。
滑坡型泥石流有链状或网状格架结构,而一般水力类泥石流没有这种结构[3]。
滑坡型泥石流浆体中细小的粘粒成分(粒径小于0.005mm 者)形成一定的骨架,水在其中不是简单地机械结合,而是作为一种溶剂发生一定的理化作用,参与到骨架中去,粘附到各粒级表面形成泥膜和高粘滞层,其表面张力很大,这种紧密的粘滞骨架具有搬运粗大石块、流体运动惯性大和撞击力强的接近于块体运动的性质。
但由于各粒级颗粒表面粘附泥膜,起到润滑和粘滞作用,致使流体内部具流速梯度,而区别于一般块体运动性质。
滑坡型泥石流为固、液两相流体,它的骨架结构即各粒级颗粒排列可以从最疏松到最紧密之间,而最疏松结构是滑坡型泥石流与一般水力类泥石流的分界结构,即临界结构。
这时流体内充满以水体为主含细小颗粒的结构,可以用流体孔隙度(n )和孔隙比(e )来表示。
从我国泥石流发育地区来看,滑坡型泥石流孔隙度可达45%～60%,并随颗粒的粒径递增而减小,相应的泥石流容重(C )却增大。
即颗粒粒径较大的滑坡型泥石流要求有较大的容重下限值;反之,粒径较小者,容重下限值则较小。
因此,在确定滑坡型泥石流主要视泥石流临界结构而定,而容重下限值作为参考。
滑坡型泥石流和一般水力类泥石流研究表明,孔隙比为1的结构代表临界结构,即孔隙度为50%时,颗粒处于松散状态,一般水力类泥石流由于孔隙比均大于1,松散颗粒悬浮于水中,521第4期 李树德:滑坡型泥石流形成机理 彼此没能形成格架结构。
所以,泥石流的临界结构是滑坡型泥石流区别于一般水力类泥石流的重要标志,可以用泥石流颗粒自由孔隙比e =1的指标来判别,大于1者为一般水力类泥石流,小于1者为滑坡型泥石流(有的称土力类泥石流)。
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