【正文】 若用 If表示松散塊體的抗滑強(qiáng)度，則 If＝ Ntg。 即 Ip＝ KN K為摩擦系數(shù) 這樣有 T＝ Ip＝ KN GSin? ＝ K GCos? K＝ tg? 因此摩擦力 Ip＝ Ntg? 但是受塊體垂直坡向分力的影響， ? 往往不到 45 度時(shí)摩擦力最大，這時(shí)坡地上的塊體處于極限穩(wěn)定狀態(tài)，所以稱這時(shí)的坡角為臨界坡度。 根據(jù)力的分解法則 T ＝ GSin? ? 為坡角 N ＝ GCos? 在坡地塊體處于靜止的情況下， T 與 Ip大小相等，方向相反，作用在同一條直線 上。 坡地上的塊體運(yùn)動主要有兩種形式，一是位于坡面上的松散土粒和巖屑的移動，二是坡地表層一定軟弱面上的土體、巖體的移動： 坡面上土粒、巖屑的運(yùn)動 坡 面上的巖屑主要受三個(gè)力的作用：重力 G，摩擦力 Ip 和支撐力 F， G 可分解為垂 直于坡地的分力 N 和平行于坡面的下滑力 T。此外，坡地還接受大氣降水，降水時(shí)形成的水流沖刷，土壤水作用等對坡地的演化也有重要意義。 三 坡面上的地貌過程與塊體運(yùn)動的力學(xué)分析 坡面上進(jìn)行的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換 ,使坡地形態(tài)不斷變化的過程稱為坡 面過程。穩(wěn)定系數(shù) K＝抗滑坡度 /下滑力，理論上 K1 坡地穩(wěn)定，K1 坡地不穩(wěn)定。 坡地的工程穩(wěn)定分類 ,根據(jù)坡地的穩(wěn)定性可分為： 穩(wěn)定坡 不穩(wěn)定坡 不同的工程對坡體的穩(wěn)定性有不同的要求，故確定穩(wěn)定坡的指標(biāo)也不一樣。根據(jù)作用于坡地上的外力過程類型，可將其再分為： 流水作用的坡 湖水作用的坡 波浪作用的坡 冰川作用的坡 風(fēng)沙作用的坡 寒凍作用的坡 ?????? 各種外力在形成坡地上的作用主要有兩類作用：侵蝕和堆積，根據(jù)坡地形成的方式，可將其分為： 侵蝕坡：由外力侵蝕作用形成 堆積坡：由外力堆積作用形成 坡地組成物質(zhì)分類：根據(jù)組成坡地的物質(zhì)類型可將其分為： 基巖坡 碎屑坡 土 坡 不同的坡地物質(zhì)有著不同的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，它們對坡地的穩(wěn)定性有重要意義。 ② 、根據(jù)坡長，分為：長 坡 500 米 中 坡 50－ 500 米 短 坡 50 米 劃分依據(jù)是，大于 500 米的長度和小于 50 米的長度均不利于坡面侵蝕 此資料來自企業(yè) ③ 、根據(jù)坡形，分為：直線坡 凸形坡 凹形坡 復(fù)合坡 坡地成因分類，地球上的任何地貌都是內(nèi)外營力相互作用的結(jié)果，因此根據(jù)坡地的成因，將其分為： ① 、內(nèi)力成因坡：坡地主要由地殼的構(gòu)造運(yùn)動，巖漿作用和地震活動造成，如斷層坡，火山坡，地震坡等。以下的坡地坡面侵蝕基本停止或極弱 極緩坡 2176。 － 15176。 15176。是坡地上松散物質(zhì)的休止角 陡 坡 15176。它包括如下幾類劃分： ① 、根據(jù)坡度，分為：極陡坡 35176。不同的生產(chǎn)目的和研究目的，決定了坡地有許多分類方法。坡形是指坡面的幾何形態(tài)，坡形包含著發(fā)生于坡面上地貌過程的信 息，對研究坡地的形成，坡面侵蝕與運(yùn)動的關(guān)系有重要意義。坡長是指坡地自坡頂至坡腳的斜線長度。坡度是坡面與水平面之間的夾角角度。坡面地貌過程一般都有重力參與，據(jù)研究，坡度小于 2度的斜面上的物質(zhì)，盡 管有重力的坡向分量，但是它如此的小以至于對物質(zhì)的移動不產(chǎn)生作用，只有在坡度大于 2 度時(shí)，重力的坡向分量對物質(zhì)移動才有較大貢獻(xiàn)。農(nóng)業(yè)上的水土保持和國土治理需要驗(yàn)機(jī)坡地的產(chǎn)水過程和土壤侵蝕機(jī)理，各種工程設(shè)計(jì)需要研究各種邊坡的穩(wěn)定性問題。這不僅是因?yàn)槠碌卣紦?jù) 80％以上的陸地面積，而且它也是河流系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，擔(dān)負(fù)著為河流提供水量和泥沙的任務(wù)，因此無論在研究陸地地貌演化和河流發(fā)育中都具有十分重要的意義。再如在現(xiàn)在海拔 4200m 以上的青藏高原上發(fā)現(xiàn)一種棕色古土壤，據(jù)分析該古土壤在特征和成分上與亞熱帶環(huán)境下形成的紅壤接近，而許多云貴高原上山地褐紅壤分布的上限是 2020m 左右，在華北黃土高原地區(qū)的黃土層中也夾有一條紅色古土壤條帶，它形成于距今 56 萬年前后，青藏高原上紅色古土壤的特征也與其相似，說明兩者的形 此資料來自企業(yè) 成時(shí)代應(yīng)是相同的，這樣在 56 萬年前后青藏高原的高度僅在 2020m左右， 56 萬年來青藏高原累計(jì)隆起了約 2020m，可謂強(qiáng)烈。這種紅色風(fēng)化殼在現(xiàn)在高寒的氣候下是絕不能形成，華北紅層分布的高度一般在 1000m 以下，這說明在中新世青藏高原的高度較低，4000－ 5000m 的高原是中新世以后抬升起來的。根據(jù)古風(fēng)化殼和古土壤的形成特征可以研究地貌的形成和演化。 二 . 殘積物的特征和類型 1. 殘積物的特征 殘積物是巖石風(fēng)化形 成的，它有如下特征： a. 巖性特征：巖性決定于下伏基巖 b. 粒度特征：物質(zhì)大小混質(zhì)，分選性極差 c. 結(jié)構(gòu)特征：分層 2. 殘積物的類型 根據(jù)巖石的風(fēng)化程度可分四種類型： a. 碎屑?xì)埛e層 b. 富鈣殘積層 c. 富硅鋁殘積層 d. 富鋁殘積層 三 . 古風(fēng)化殼與古土壤 地質(zhì)時(shí)期形成的風(fēng)化殼與土壤，稱為古風(fēng)化殼和古土壤。土壤在剖面上可簡單分為三層：上部植物落葉、根系死亡、腐爛形成的腐殖質(zhì)層；中部水的淋溶作用形成的淋溶層；和下部上層物質(zhì)下移再沉淀形成的淀積層。由殘積物組成的風(fēng)化巖石的表層稱為風(fēng)化殼。一般說來，斷裂破碎帶的裂隙、節(jié)理、層理十分發(fā)育，構(gòu)造破碎，孔隙度大，這十分有利于風(fēng)化作用的進(jìn)行，故在斷裂帶內(nèi)風(fēng)化殼一般較厚，地質(zhì)構(gòu)造的差異也可形成差異侵蝕地貌?？紫妒歉鞣N風(fēng)化介質(zhì)侵入巖石內(nèi)部的通道。如果一個(gè)地區(qū)的地層是由不同巖石組成的，抗風(fēng)化強(qiáng)的巖石就會風(fēng)化較慢，地表相對凸起，而抗風(fēng)化弱的巖石就會風(fēng)化較快，地表相對下凹，這種因巖石抗風(fēng)化能力差異造成的地形起伏，稱為差別侵蝕地貌。 不同巖石有著不同的礦物組成和巖石結(jié)構(gòu)，各種不同的礦物和結(jié)構(gòu)對風(fēng)化作用的反映是不同的。在陽坡，受太陽輻射的時(shí)間長，晝夜溫差大，有利于物理風(fēng)化的進(jìn)行；而陰坡，氣溫的日較差較小，則不利于物理風(fēng)化作用。 地面的坡向也是影風(fēng)化的一個(gè)重要地形因素。低緩的地形使風(fēng)化物不易被沖刷搬運(yùn)，故風(fēng)化殼一般較厚。 二． 地形因素 地形對風(fēng)化作用的影響是通過地下水位的高低、溫度和風(fēng)化物的搬運(yùn)等來實(shí)現(xiàn)的。 5. 溫帶濕潤地區(qū) 降水量 750－ 1000mm，降水量大于蒸發(fā)量，風(fēng)化作用處于富硅鋁階段。 3. 半干旱草原地帶 日照強(qiáng)，降水量在 250－ 500mm 之間，降水量小于蒸發(fā)量，熱力風(fēng)化較差，氯化物和硫酸鹽類礦物大部分淋失，鈣、鎂等碳酸鹽礦物相對富集，風(fēng)化作用長期處于富鈣階段。 1. 極低和高山地帶 溫度低，冬夏氣溫較差大，地面處于冬凍干融狀態(tài)，凍融風(fēng)化盛行，化學(xué)風(fēng)化緩慢，故長期處于物理 風(fēng)化為主的階段。地球上各氣候帶的氣溫和降水特征相互不同，其內(nèi)巖石風(fēng)化的特征也不一樣。降水的多少對化學(xué)風(fēng)化也有重要的作用，雨水多的地區(qū)，水溶液不易達(dá)到飽和，流動性較強(qiáng)，有利于元素的遷移，故化學(xué)風(fēng)化作用較強(qiáng)。溫度較低抑制生物的新陳代謝和化學(xué)反應(yīng)的速度，對化學(xué)風(fēng)化也有重要的意義。 一 . 氣候因素 降水和溫度使控制巖石風(fēng)化條件的兩個(gè)主要因素。這一階段因 SiO2的大量流失，風(fēng)化層的 SiO2/Al2O3一般在 2以下。在這種情況下， SiO2的流失，但巖石風(fēng)化物中的鋁相對富集起來，故這一階段又稱富鋁階段。 3. 富鋁階段 化學(xué)風(fēng)化經(jīng)過一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)期以后，在濕熱的熱帶、亞熱帶地區(qū)，不但氯化物、硫酸鹽和碳酸鹽類礦物完全淋失，而且鋁硅酸鹽礦物風(fēng)化形成的次生高嶺土粘土礦物還被水解，使二氧化硅從水中游離出來，形成氫氧化鋁膠體和硅酸的真溶液或膠體。在上述環(huán)境中氣溫較 低，形成的粘土礦物一般為蒙脫石和伊利石。在這一階段，巖石中的鋁硅酸鹽還被風(fēng)化成各種粘土礦物，氯化物、硫酸鹽和碳酸鹽類礦物的大量淋失，使巖石中的硅鋁物質(zhì)相對富集起來，故稱化學(xué)風(fēng)化的這一階段為富硅鋁階段。 巖石經(jīng)過長期的化學(xué)風(fēng)化后，不但氯化物和硫酸鹽類已基本淋失，碳酸鹽類也大量遷移，甚至部分 SiO2 在水溶液呈堿性的情況下，也從礦物中解離出來，溶于水形 成硅酸真溶液或 此資料來自企業(yè) 膠體溶液。富鈣階段所形成的主要礦物為方解石、菱鐵礦、赤鐵礦等。在這一階段 中因大量的氯化物、硫酸鹽的流失，以碳酸鹽為主的碳酸鹽相對富集起來，故稱為富鈣階段。溶于水中的活性陽離子和鹵化物、硫酸鹽隨水逐漸地遷出風(fēng)化產(chǎn)地。 二 .化學(xué)風(fēng)化為主的階段 化學(xué)風(fēng)化是一個(gè)極為復(fù)雜的過程，一般將其分為如下三個(gè)階段。如果條件許可，隨著風(fēng)化的進(jìn)行，它會進(jìn)入以化學(xué)風(fēng)化為主的階段。如果時(shí)間長的足夠的話，仍有明顯的化學(xué)風(fēng)化產(chǎn)物形成，在高山地區(qū)我們常見到冰磧之上發(fā)育有厚達(dá)幾十厘米甚至更厚的土壤，這說明即使在高寒地區(qū)化學(xué)風(fēng)化依然是旺盛的。但是在在上述兩種情況下，所看到的巖石風(fēng)化產(chǎn)物主要是粗大的巖石碎屑，很少有細(xì)粒的諸如粘土之類的化學(xué)風(fēng)化產(chǎn)物。從某種意義上說，化學(xué)風(fēng)化使物理風(fēng)化的繼續(xù)和深入。一般說來， 此資料來自企業(yè) 物理風(fēng)化只能使顆粒破碎到一定的粒徑，大致 是其破碎粒徑的下限。物理風(fēng)化使化學(xué)風(fēng)化的前驅(qū)和必要準(zhǔn)備。物理風(fēng)化作用，加大巖石的孔隙度，增加了巖石的表面積，使巖石獲得了較好的滲透性和透氣性，這就更越來越水分、氣體和微生物等的侵入，促進(jìn)化學(xué)風(fēng)化作用的進(jìn)行。因?yàn)樗鼈兊膫€(gè)體很小，又能忍耐各種環(huán)境，在距地表很深的地下和致密的巖石解理面 上都可以發(fā)現(xiàn)它們的蹤跡，它們對巖石的破壞和崩解具有更大的意義。生物的這種通過吸收養(yǎng)分和分泌化合物對巖石施加的破壞作用稱為生物風(fēng)化作用。我們知道大部分嚙齒類動物都以洞穴為生，其洞深有時(shí)可達(dá)距地表 數(shù)米以下，動物打洞時(shí)的挖掘和穿鑿活動也會加速巖石的機(jī)械崩解。據(jù)研究，樹根對圍巖施加的壓力可達(dá) 10－ 15kg/cm2。 1. 生物物理風(fēng)化 主要是指植物在其生長過程中，其根系對巖石施加的劈裂、穿鑿和動物的挖掘作用。 三 .生物風(fēng)化 生物在其生長過程中對巖石所起的物理的和化學(xué)的風(fēng)化作用，稱生物風(fēng)化作用。 以上僅是自然界存在的幾類主要的化學(xué)風(fēng)化形式，除它們之外還有硫酸化作用、還原作用、去碳作用、脫水作用、中和作用等。許多變價(jià)元素在地下缺氧條件下常形成低價(jià)元素礦物，當(dāng)其出露地表以后，在地表氧化環(huán)境中，這些低價(jià)元素礦物極不穩(wěn)定，容易被氧化形成新的礦物。 2H2O+K2CO3+4SiO2 在上述過程中，形成的 K2CO3是易溶鹽， SiO2 呈膠體狀態(tài)，在堿性溶液中不能凝聚，故和 K2CO3一起隨水流 失，只有高嶺土殘留原地形成高嶺土礦。 6SiO2+ CO2+H2O — → Al2O3178。如正長石經(jīng)碳酸化后可形成高嶺土： K2O178。 2H2O 4. 碳酸化作用 自然界的水很少是純水，實(shí)際上是一種水溶液。 2H2O + nH2O — → Al2O3178。在熱帶亞熱帶濕熱氣候條件下，高嶺土還可以進(jìn)一步水解