1、第三章 风化作用与坡地重力地貌,引言 风化作用是一种常见的自然现象，它几乎出现在所有的陆地表层，风化系指地壳表面的岩石在水、空气、阳光和生物等的长期联合作用下，发生的崩解和分解现象，按性质不同可分为物理风化、化学风化和生物风化，这种自然地质作用，总称为风化作用。 风化作用也可以发生在海底，在海水的作用下进行，有人称之为海底风化作用。如：黑云母 海绿石，火山灰 蒙脱石，就是海底风化作用的结果。在这一章中主要讨论大陆地表的风化作用。,风化作用对地貌的形成和发展是有很大的影响，它不仅和其它营力一样对地表进行着塑造，而且还为其它外营力作用创造了必要的条件。岩石在风化作用下变得破碎，流水、风、冰雪和破碎
2、岩块在重力作用下，发生侵蚀、搬运、堆积。所以说风化作用是其它外营力的先锋。 岩石经风化以后，改变了它原来的物理、化学性质，特别是降低了它的力学强度，从而造成了山体边坡的不稳定性和建筑地基的不均匀沉陷现象。风化后的岩石，在流水，冰川、风等其它外营力的作用下，被侵蚀、搬运、堆积，进一步造成地表的各种起伏，由于岩石的抵抗风化的能力有差异，所以抗蚀力也有差异，抗蚀力强的岩石相对突起，抗蚀力弱的岩石相对凹下，这样造成了所谓的差别侵蚀地貌。,一句话，风化作用的实质是环境变了，为了与新的环境求得平衡，适应新的环境而发生的变化,意义：学科；工程建设上；寻找矿产 岩石在风化过程中，扩大了孔隙和裂隙，由于风化裂隙
3、的沟通性较好，有利于大气降水的渗入，所以在有较厚风化层的风化裂隙中，能找到较好的地下水。它属于孔隙、裂隙的潜水类型故埋藏较浅，水量一般不大，但常年不干。特别是在历经多次构造变动的岩浆岩和变质岩地区，这种类型的地下水湿较为普遍的。 寻找风化层内的地下水，地貌条件非常重要，因为风化层中的地下水总是随地形的起伏，有高处向低处流，集中于面积较大的低洼处，群山怀抱的洼地中心、围椅形的山谷出口、两山夹一沟的沟口、几条沟口交汇处、山扭头的扭弯内侧以及大山坡脚等地都是风化层潜水汇集的有利地段。,地下水水量的大小，取决于风化层的厚度、地表汇水面积的大小。潜水面的形状往往和地形差不多，具有山高水高的特点，所以出现
4、了“五台山上水不断，泰山顶上处清泉”的现象。 有些岩石在一定的气候和地形条件下能直接风化成矿床。岩石经过化学风化后，某些较重的、相对稳定的原生矿物，集聚而成为有工业价值的风化矿床，称残积矿床。如水晶，有些岩石经过化学风化后，产生某些次生的相对稳定的矿物，残留在原地成为有工业价值的风化矿床称残余矿床，如高岭土矿、铝土矿。 有些岩石在化学风化的过程中，一些易溶矿物被地下水带到风化壳的下层，因介质条件变化而发生交代作用或沉淀作用，形成风化矿床，称淋积矿床。如锰矿、褐铁矿等。,风化作用可以导致某些元素在风化壳中集中，形成风化成因的矿床，（Fe、Al、Mn、Ni）等金属矿产；金刚石、刚玉、水晶、高岭石、
5、粘土等非金属矿产。虽然风化作用的产物掩盖了大量矿床的露头，给找矿工作带来很大的困难，但残积物和风化矿床却也是寻找有关原生矿床的重要线索。如在某段残积物中发现某些元素相对富集，出现这种元素分布的异常现象，即指示出在残积物的下部含有此类元素的矿床或矿石。因为风化作用可以造成矿床的氧化露头和在矿体附近土壤覆盖层中造成次生地球化学异常，所以研究风化作用的地球化学，可以根据矿床氧化带特征提出判断深部矿床的标志以及为地球化学次生晕找矿方法提供理论基础。同时风化作用又为土壤形成提供了条件，所以有关风化作用地球化学知识对找矿和农业都有很大意义。,我国是一个多山的国家，山地、丘陵约占全国面积的三分之二，坡地上的
6、风化碎屑和不稳定的岩体、土体，由于重力作用所形成各种坡地重力地貌，它们的形成过程，即块体运动，包括崩塌、错落、滑坡和蠕动等，在山区的工农业及交通、国防等生产建设中，都不同程度地遇到崩塌、滑坡等自然灾害，有时切断道路、毁坏厂矿、阻塞河道、损坏农田，给生产带来一定的影响，因此，对于块体运动的研究，探索其运动规律，采取某些工程、生物的措施，对于防止和减少损失，同样具有重要的实际意义。,第一节 风化作用的地貌意义,一.风化作用1.物理风化（导致岩石物理性质 变化） a.卸荷裂隙 b.热力风化 c.冻融风化2.化学风化（岩石和矿物被破坏、分 解，元素发生分离，导致岩 石化学成分发生变化）a.溶解作用（溶
7、解度分五类）b.水解作用,c.水化作用 d.碳酸盐化作用 f. 氧化作用3.生物风化 a.生物的物理风化 b.生物的化学风化,风化作用 ：岩石形成以后，一旦出露地表，与形成时的环境不同，物理化学条件都发生了变化，在这种环境下必然产生新的矛盾。这种在地表常温常压条件下，由于气温的变化、水的作用和生物活动等因素的影响而使岩石发生物理状态及化学成分变化的作用，称风化作用。一般可分为物理风化、化学风化、生物风化。它们之间往往是互相影响、互相促进的。不过在不同气候区常常以某一风化类型起主导作用。1.物理风化：是指岩石在地表环境中由大变小、由粗变细的机械破碎，岩石化学成分并未变化，这种风化作用称物理风化。
8、太阳辐射、水的冻融以及盐类的结晶等而产生的机械崩解过程，它使岩石从比较完整的固结状态变为较松散的破碎状态，使岩石的孔隙度和表面积增大，导致岩石物理性质发生变化，（如岩石的颗粒、比重、密度、孔隙度、裂隙度、含水量、透水性、胀缩性等变化）。,热力风化,冻融风化,物理风化的结果导致： 大块岩石 小块岩石； 完整岩石 分散岩石； 体积变化 ：a.单个体积由大变小； b.总体积 大； 表面积由小 变大。,2.化学风化：是指岩石在水和水溶液的化学作用影响下所起的破坏作用。它不仅使岩石破碎，还使岩石的矿物成分、化学成分发生显著的变化，形成新的矿物。在炎热而潮湿的气候区化学风化最未显著，速度也最快。由于岩石及
9、产生化学风化的因素不同，作用的方式也不同，主要有：溶解、水解、水化、碳酸盐化、氧化等几种方式。,水是一种很好的溶剂，很多矿物能溶解于其中，由于矿物的化学性质不同，它们的溶解度也不同。常见的造岩矿物，按溶解度的大小排列顺序如下：食盐 石膏 方解石 橄榄石 辉石 角闪石 滑石 蛇纹石 绿帘石 长石 黑云母 白云母 石英。 因此，溶解作用对于由方解石、石膏、岩盐等易溶性矿物组成的岩体破坏性很大。溶解作用增加了岩石的孔隙，破坏了岩石的结构，消弱了岩石抵抗风化的能力，有利于物理风化的进行。,a.溶解作用,b.水解作用 （续1）,在风化带的各种化学反应中，水解占据首位。水解为水的电离产生的H +、 OH与
10、矿物的离子之间发生交换的反应。 一般水中存在游离的H +、 OH，而一些弱酸强碱或强酸弱碱所组成的盐类矿物在水中出现离解成带不同电荷的离子，这些离子分别与水中含有的H + 、OH发生反应，形成含OH的新矿物，称水解作用。造岩矿物的大部分属硅酸盐或铝硅酸盐，是弱酸强碱盐，易于发生水解。 对于硅酸盐矿物，尤其是长石，水解是最特征的反 应。形成的高岭土残留在原地，二氧化硅呈胶体状态 与氢氧化钾一起随水逐渐流失。,水解作用 ： （续2）,在水解反应中，H+ 离子起着决定性的作用，它将金属K+ 、Na+ 、Ca2+等排挤出铝硅酸盐，从而破坏了矿物的晶格构造。水解时OH-离子与金属阳离子一道通过地表水流直
11、至进入海洋，使后者的碱度增大，而同铝硅酸盐阴离子结合的H+ 离子则进入粘土矿物，这些粘土矿物一般都是难溶解的弱酸性物质。因此，总体上可以说，水解反应的酸性部分聚集于大陆的表面，而碱性部分进入世界海洋。,返回,c.水化作用,水化作用是指水与一些不含水的矿物相化合，水参与到矿物 的晶格中去改变了原来矿物的分子结构，形成新的矿物。最常见的水化作用的例子是： CaSO42H2OCaSO42H2O 硬石膏 石膏 水化作用的产生是由于组成矿物的离子半径不等，晶架不稳固，为了保持结晶格架的坚固性，又不改变其电性，故吸收中性水分子到结晶格架中来变得稳固。 水化作用中水分子的加入，与一般水的混入不同，这些水分子
12、只有在高温条件下才能重新逸出。水化作用的结果不只是产生含水新矿物，还导致矿物硬度降低、体积增大，这将对周围岩石产生很大压力，加速了岩石的破坏，从而促进了物理风化的进行。,d. 碳酸盐化作用： 自然界中的水多数属含碳酸、硫酸、硝酸以及各种有机酸类的水溶液，如水吸收大气和土壤中的CO2后，就形成了碳酸，碳酸与岩石中的金属离子发生反应形成碳酸盐，这种作用称为碳酸盐化作用。在碳酸盐化的影响下，矿物部分或全部发生溶解，含于其中的金属则转变为碳酸盐。通过水解硅酸盐发生分解时，常伴随着碳酸的作用。例如：正长石经水解产生氢氧化钾，如遇碳酸则产生易溶的钾的碳酸盐随水流失，部分SiO2以胶体状转入溶液，随水流失，
13、高岭石则残留在原地。碳酸盐化作用在石灰岩地区最为明显，将在Karst一章中再详细讨论。 请问高岭土与高岭石有何不同 ？,e.氧化作用：岩石中的氧化作用：通常是在水的参与下，通过 空气和水中游离氧而实现的。氧化反应是导致许多含低价铁的硅酸盐和大部分的硫化物风化分解的重要过程。温度愈高，氧化作用愈强。在所有的矿物中，硫化物是最易于发生氧化而转变为硫酸盐的矿物。有些硫化物被氧化后，还会形成硫酸，加速岩石的化学风化。 如：黄铁矿经氧化形成褐铁矿。 应该指出，只有位于地下水面以上的岩层，氧化作用才能强 烈进行。位于地下水面以下的岩层，水中游离氧很少，氧化作 用很难进行，因为它处于还原的环境。 近几十年来
14、，对于细菌参与氧化和还原反应的问题，已进行 了许多研究。已经查明，自然界中存在一类铁氧化细菌，它能 把Fe2+氧化为Fe3+,另一类硫氧化细菌能将硫化物氧化为硫酸盐 。,3. 生物风化 a. 生物的物理风化： b.生物的化学风化：生物的生命活动产物：CO2 O2、有机酸等 强烈地影响着岩石的风化过程，影响着周围环境的PH值，Eh等 一系列物理化学条件，从而影响岩石矿物的分解与合成。生物 在新陈代谢过程中，分泌出各种有机酸、碳酸、硝酸等酸类物 质以分解矿物 如：山区基岩上生长的蓝绿藻、苔藓与地衣之类，能分泌出有 机酸与CO2；菌类能够利用空气中的氮制造硝酸；岩石和土壤中 的微生物能够分泌大量的有
15、机酸它们对岩石的解离都起着很大 的作用。 三类风化作用及多种风化方式都具有独立意义。但许多情况下 它们相伴而生，相互影响、促进，共同破坏着岩石。,黄山,生物风化,生物风化,华山,生物风化,潮州古城墙,生物风化,山东崂山的花岗岩石蛋,球状风化,花岗岩石蛋,二.风化壳,风化壳的概念风化壳的分带及特征 a.全风化带-岩石完全变色、结构完全破坏，仅外观保持岩体状态，用手压成散沙状。 b.强风化带-岩石大部分变色、结构大部分破坏、矿物变质，形成次生矿物，岩体完整性较差。 c.弱风化带-岩石部分变色、部分岩体结构已遭破坏，部分矿物变质，形成了沿裂隙面的风化夹层，凤凰裂隙发育，岩体的完整性较强。 d.微风化
16、带-岩石沿节理面已变色、岩石结构未变，与新鲜岩石不易区别。,那么是否在所有的地方都能看到四个风化带吗？,3.风化壳的类型岩屑型风化壳（物理风化为主的阶段） 岩石在物理风化作用下，在原地碎裂，形成岩屑型风化壳，其化学风化作用微弱，元素迁移能力也弱，组成残积层的岩石成分与母岩基本一致，风化壳上层粒径细小，向下逐渐变粗，最下部是具风化裂隙的基岩，风化裂隙常随深度数量逐渐减少。风化壳剖面与下伏基岩之间呈过渡关系。 该类风化壳主要形成于寒冷气候和干旱地带，由于气温低、干旱，化学元素极不活跃，有微弱的化学风化作用，使部分硅酸盐矿物风化成水云母和水绿泥石等风化程度低的矿物。,化学风化为主的阶段,a.化学风化
17、的早期阶段（富钙阶段） （硅铝碳酸盐型及硅铝硫酸盐型风化壳） 岩石中的K 、Na、 Ca、Mg等元素，在酸的作用下往往形成碳 酸盐、硫酸盐、氯化物等，氯化物最先被淋溶，硫酸盐次之， 硫酸盐在一定的条件下常在地表较低的地方富集，形成硅铝- 硫酸盐型风化壳。而碳酸盐是比氯化物、硫酸盐相对难溶的盐 类，常在原地富集，称为富钙阶段，形成硅铝-碳酸盐风化壳 这种风化壳颜色多呈黄、灰黄色，类似黄土，故又称黄土风化 壳。,b. 化学风化的中期阶段（富硅铝阶段） （硅铝粘土型风化壳或高岭土风化壳） 氯化物、硫酸盐大部分被淋溶迁移，碳酸盐也大量淋滤失，甚至一些溶为胶体状的SiO2也开始迁移，硅铝酸盐被分解为高岭
18、土、蒙脱石等粘土矿物残留原地，由于硅铝相对富集，故又称硅铝-粘土型风化壳，该类风化壳大多呈灰色。c.化学风化的晚期阶段（富铁铝阶段） （铁铝型风化壳或砖红壤风化壳） 风化壳发育到晚期，化学风化作用进行较为彻底的情况下， 硅酸盐矿物已全部被分解，可迁移的元素均已析出残留下来 的铁铝化合物，如：AI 2O 3、Fe2 O3以及耐风化的石英。风 化壳中由于富含三氧化二铁，所以呈红色，称铁铝型风化壳 或 砖红壤型风化壳。,4.风化作用的基本规律 风化作用有着明显的规律性，主要反映在它和气候、岩性、构 造、及地貌条件等的关系上。气候条件 影响风化的主要气候要素是雨量和温度。雨量控 制着化学风化所不可缺少
19、的水的多少，而温度则影响化学反应 的速度，尤其是有机物质的分解速度。气候还控制着植物的数 量和类型，在不同的气候条件下，生长着不同类型的植物群落 从而对风化产生不同的影响，造成不同气候地带中生物风化强 度的巨大差异。化学风化在高温多雨的热带，一般进行得非常 强烈，而在中等雨量和温度有季节性变化的温带气候条件下的 强度就有减少。在干燥和北极的条件下，化学风化最不发育， 而物理风化占主导地位。 气候的地带性决定了风化壳的不同类型。,在高山高纬地区，由于湿度大，稳度低，物理风化作用强烈，尤其是冰劈作用起了主导作用，在这种作用下，岩石破碎，遍地是岩屑和岩堆地形。物理风化过程快，化学风化过程由于温度底而
20、很微弱。但在终年被冰雪覆盖得地方或气温经常在0以下的地方物理风化也较弱。只有大部分时间在冰点上下波动的气候区，物理风化才最强烈。为什么？ 在一些年温差和日温差都很剧烈的干旱区，物理风化十分强烈，化学风化相对较小。如兰新铁路新疆境内有些地方，新开的非常新鲜而完整的花岗岩路堑，几年时间就完全风化破碎并发生崩塌 ，可见物理风化速度之快。对于潮湿而又炎热的热带和亚热带地球来说，化学风化作用相对比较强烈。因为潮湿和高温是有利于化学作用的，因此湿热地区的风化壳是比较厚的。 对于温湿地区来说，物理和化学风化都有，但都不如其它地方强烈，物理风化不如冷湿和温差大的地区，化学风化不如湿热地带活跃，但两者合在一起也
21、是很强烈的。,岩性、构造和时间 岩石的成分、结构和构造对风化壳的 发育有很大的影响。 岩性或者说岩石的相对稳定性，也就是大家常常提到的岩石的“软”和“硬”，它不完全取决于岩石或矿物的硬度，更不取决于一般物理意义上的“软硬”，我们这里指说的岩性主要指岩石抵抗风化剥蚀的能力，它取决于岩石的一系列物理特性和化学特性 它包括:a.成分的单一性或复杂性，b.岩石及组成矿物的热容量与导热率，c.孔隙度和裂隙度，d.透水性，e.可溶性。 更重要的是，上述各因素在岩石相对稳定性方面的作用大小， 在不同的地理环境下，首先是不同的气候条件下是各不相同的。,在某一种气候条件下，岩石A的稳定性大于B，可是到了另一种气
22、候条件下，也许B的稳定性大于A。比如，石灰岩在气候湿润的西南，是一种稳定性较低的岩石，因为那里主要进行着化学溶解过程，岩石 和 起较大的作用。但是石灰岩在气候干燥的西北，就成为一种稳定性较高的岩石，因为那里主要进行着物理风化过程，岩石成分的或 ，岩石及其矿物和 就具有较大的意义。总的说来之，凡是矿物成分复杂，深色矿物较多，颗粒粗大，具有斑状结构和疏松多孔的岩石，要比矿物成分简单，浅色矿物多，细粒均质和坚硬致密的块状岩石的物理、化学风化的速度快得多。所以基性岩、超基性岩要比酸性岩易风化的多。岩浆岩矿物的稳定性的顺序恰是同它们在鲍文反应系列中的顺序相反。对沉积岩、变质岩而言，页岩、砂岩、千枚岩等是
23、比较容易风化的，而石英岩是比较难风化的。岩石的节理、层理、裂隙等各种软弱结构面也最易遭受风化。,风化作用持续的时间长短，直接影响到风化壳的发育程度。形成一定厚度的砖红壤型风化壳，常常需要几十万年至百万年的时间。地形地貌 地形影响水、热条件的重新分配，从而影响风 化作用的强度。同时地形还控制着风化产物的转移。风化过程与地貌条件的关系十分密切。地貌条件不仅通过影响气候、水文和植被状况来间接影响风化过程外，塌本身还直接影响到风化过程，例如，在山区，物理剥蚀作用可使岩石碎块转移，其速度有时 超过岩块遭受化学分解的速度。所以风化层是不厚的，往往新鲜岩石不断暴露。在这里，化学风化主要局限于分解被剥蚀的岩块
24、。因而在地面起伏较大、新构造运动较强烈的山区剥蚀作用较强，残积物不易保存，不利于风化壳的发育。在地形低洼的地方又是风化碎屑物不断堆积的场所，也不利于风化壳的形成和保存。,只有在准平原上、分水岭的鞍部以及较平坦的地方，那里剥蚀作用不强，地壳又长期比较稳定，才有可能发育成巨厚的残积型风化壳。 坡向对于风化过程也有很大的影响，在向阳坡上，温差和湿差都比阴坡为大，所以风化过程的强度和风化层的厚度都比阴坡的要大，但如考虑到植被和侵蚀过程的影响，情况可能相反。风化过程的强度和风化层的厚度，既有联系又有区别，有的地方是风化过程越强，风化层越厚；而又的地方则由于剥蚀作用的原因，风化过程很强，但风化层的厚度不一
25、定很大。 相对高度较大的山地，气候的垂直分带十分明显，导致风化壳也具有明显的垂直分带现象。 此外，风化层的底板起伏常与地形的起伏相一致。,岩石的风化作用本质上只有物理风化和化学风化两种基本类型，（因为生物风化可以包含在物理风化与化学风化中），它们彼此是紧密联系的。物理风化，加大岩石的孔隙度，使岩石获得较好的渗透性，这样就更有利于水分、气体和微生物的等的侵入。岩石崩解为较小的颗粒，使表面积增大，更有利于化学风化作用的进行。从这个意义上说，物理风化是化学风化的前驱。在化学风化过程中，不仅岩石的化学性质发生变化，而且也包含着岩石的物理性质的变化。物理风化只能使颗粒破碎到一定的粒径，而化学风化却能进一
26、步使颗粒分解破碎到更细小的粒径（直至胶体溶液与真溶液），同样从这个意义上说，化学风化是物理风化的继续和深入。实际上，物理风化和化学风化在自然界往往是同时进行、互相影响、互相促进的。因此风化作用是一个复杂的、统一的过程，只有在具体条件和阶段上，物理风化和化学风化才有主次之分。,风化作用的地貌意义： 1.一切外营力的先锋，其他外营力的前提； 2.风化作用是有选择性的，不同岩石抵抗风化的能力是有差异的（即选择性风化）； 3.差异取决于：矿物的成分，岩石的热容量、导热率、岩石的 结构、岩石的孔隙度、裂隙度、岩石的透水性、可溶性。 4.上述作用取决于气候条件： 干旱区：以物理风化为主，起作用的主要是岩石
27、的成分、热容量、导热率、岩石的结构。 湿热区：以化学风化为主，起作用的主要是岩石的孔隙度、裂隙度、透水性、可溶性。,第二节 坡地重力地貌,一.块体运动概述 我国是一个多山的国家，因此坡地地貌问题在我国占有十分重要的地位，在山区开展大规模的工农业建设和国防建设，遇到了不少坡地地貌问题。如滑坡、山崩、泥石流等，这些地貌过程，有时切断道路、毁坏厂矿、阻塞河道、损坏农田、掩埋村镇，给国家、人民造成了巨大的损失，因此从生产建设上来说，要求对坡地地貌进行很好的研究。 从地貌学学科本身来说，坡地发育过程是地貌学的基本理论问题之一，一直为国际、国内所重视，我国交通部和铁道部所属的一些生产科研单位，结合交通建设
28、中遇到的坡地问题，开展了大量的研究，生产实践的需要推动着坡地问题的研究、发展。,这是一张斜坡上动力体系发育过程的模式示意图,A、B 岩石碎块从陡崖下落、顺坡下移；E :蠕动；F:分块体移动,C.D:岩屑流在斜坡上作较快速的移动； G:岩体沿滑动面的移动； H:处在水面之下的饱和状态的砂或淤泥的移动,1.坡地物质的移动过程 坡地重力地貌是指坡面上的风化碎屑、不稳定的岩体、土体 在重力并常有水分参与作用下，以单个落石、碎屑流或整个土 体、岩体沿坡向下运动所导致的一系列独特的地貌。坡地变形 主要通过坡地物质的移动来实现，坡度物质的移动过程，大体 可以分为两大类：块体运动指主要依靠物质本身的重力所发生
29、的，如崩 塌，在重力和水的作用下发生的滑坡等现象。坡地流水作用指主要依靠流水作为介质的坡地物质移动过程，此过程在流水地貌一章要详细阐述。 一般说来，在以上两大类中都有快速的灾变过程和缓慢的渐 变过程。不论是强烈的灾变过程，还是缓慢的渐变过程，都 能破 坏工农业生产建设，尤其是第一类影响最大，破坏性最 强。,块体运动，在工程界把它们和洪水、地震等一起称为不良物理地质现象，工程自然病害，交通部门还把它叫做路基病害。 这些不良的物理地址质现象，根据它们运动的性质，可以分为若干类型。如：崩塌、错落、滑坡、泥石流、蠕动等，这些也是最常见的。 块体运动的基本力学过程，可以作如下分析：,T,G,N,(,2.
30、关于坡地的稳定性问题 对于那些没有粘聚力的沙层或粘聚力值很小的松散堆积层来说内摩擦角与休止角时一致的，当坡地的坡角小于物质的那摩擦角时，坡地是稳定的，若时，坡地是不稳定的。 若存在软弱结构面的话，则软弱结构面的倾向和坡向是否一致时很重要的。当两者一致时，易于造成位移。但发生与否，还要看软弱结构面的倾角大小和坡地倾角的关系而定。当软弱结构面的倾角大于坡地的倾角时坡地是稳定的，若软弱结构面的倾小于坡地的坡角时，坡地是不稳定的，两者大体相等时，坡地处于临界状态。,二.块体运动 1.蠕动 蠕动时指斜坡上的土体、岩体和它们的风化物质在重力的作用下，顺坡向下发生的十分缓慢的移动现象。速度每年小的只有若干毫
31、米，大的可达几十厘米。位移量虽然很小，但长期的积累也会给生产建设带来危害。 根据蠕动体的性质、规模，可将蠕动分为两类：松散层蠕动、岩层蠕动。松散层蠕动 松散层蠕动是指斜坡上的土体，由于冷热干 湿变化而引起体积胀缩，并在重力作用下发生缓慢的顺坡向下 移动。 引起松散层蠕动的因素有： a.温差变化和干湿变化（寒冷地区冻融作用） b.粘土含量（干湿变化对粘土的影响特别大） c.坡度（2530）过小？过大？,基岩岩层蠕动 暴露于地表的岩层在重力的作用下发生的 十分缓慢的移动。岩层上部及其风化碎屑层顺坡向下呈弧形弯 曲，但并不扰乱层序。引起岩层蠕动的原因及特征： a.湿热地区 干湿和温差变化，寒冷地区湿
32、冻融交替 b.岩层蠕动多发生在坡度较陡（3545）主要在页岩、千 枚岩、片岩、粘土岩等柔性岩层组成的山坡上。 c.蠕动深度一般小于35m。,蠕 动,斜坡上的碎屑物质在热胀冷缩的反复作用下移动的示意图,2. 崩塌 a. 特征 陡峻的山坡上，岩块、土体、或碎屑层，在重力作用下，发生沿坡向下倾倒、崩落现象，在坡脚处形成倒石堆或岩屑堆。 b.崩塌形成条件和触发因素 松散层组成的坡地，当坡度超过它的休止角时则可发生崩塌，一般要大于45，由坚硬岩石组成的坡地，一般要在5060才会发生崩塌。,据铁道部第一设计院的研究，大型的崩塌，都发生在大于100m 以上的陡坡上，小于25m的崩塌一般都是小型的，可见坡地的
33、高 度制约着崩塌的规模。c.从地质条件条件来说主要发生在节理发育、构造破碎的坚硬岩 层上，特别是垂直节理发育或坚硬岩层与软弱岩层互层出现，易 造成崩塌，（这是为什么）岩层的各种结构面与坡向一致更易发 生崩塌。基岩海岸地区波浪的侵蚀形成海蚀洞穴，上部岩块也会 崩塌下来。d.从气候条件分析 在一些日温差、年温差较大的干旱、半干旱 地区、高山或高纬地区强烈的物理风化，导致岩石风化破碎，容 易造成崩塌。e.触发因素 暴雨、强烈的融冰化雪、爆破、地震以及人工开挖 坡脚等都是崩塌的触发因素。,白 岩 崩 塌 2002年8月24日凌晨1时58分，清江茅坪滑坡后部（高程约560m）左侧白岩危岩体发生了一次方量
34、约25万方的山体崩塌。崩塌时刻产生的地震，周围几公里内居民均有感觉。巨大的灰岩块石从相对高差200m的崖壁倾泻而下，呈舌状堆积于茅坪滑坡520560m高程一带。 崩塌发生后的8月26日，可以发现茅坪滑坡中后部的诸多变化：高程485m一带出现一条长数十米的跌坎状地裂缝，跌坎高1m；高程460m一幢土木平房已严重开裂并向后倾斜。崩塌体前缘附近见大量地裂缝。 危岩体主要由二叠系栖霞组巨厚层状石灰岩组成，危岩体下伏泥盆系、石炭系软弱的砂页岩夹煤层，煤层厚0.52.5m，平均厚1.5m。上世纪七十年代，危岩体下伏石炭系内有大规模采煤活动，至2000年12月停止一切乱采活动。几十年的采掘活动，极大破坏了白
35、岩危岩体的完整性。危岩体顶部发育大量拉裂缝，近年自然冲沟干枯，树木枯萎。 整个危岩体体积估计超过1000万m3，其崖脚高程在510620m，崖顶高程在650800m。此次发生的崩塌，体积超过20万m3，其中后壁宽170m，倾角近直立达840，壁高110m，堆石体坡角380。目前，危岩体上安装有监测设备。 这次发生的危岩体崩塌主要归因于采空区的自然演化，对崖下茅坪滑坡产生了极为不利影响，但不是滑坡活动诱发的。今后还有发生类似崩塌的可能性。白岩崩塌不会造成对堵江的直接影响。,白岩危岩体远观,茅坪滑坡及其上部近期发生的白岩崩塌全景,重 庆 武 隆 崩 塌,f.崩塌的类型,讲义上分为： 崩塌 （山崩）
36、 散落（落石） 应该指出：这里崩塌中包含山崩在内。但山崩由于崩塌体 规模巨大，运动速度也大，常能产生巨大的气浪与气垫， 这样崩塌下来的物质，不仅能通过气垫的作用飞跃，超过 正常所能到达的范围而造成巨大的破坏，而且还能通过气 浪的作用破坏森林、房屋等，尤其在峡谷中发生的山崩， 气浪、气垫现象更为常见,3.滑坡 坡面上的大量土体、岩体或其他碎屑物，主要在重力和水的作用下，沿一定的滑动面整体下滑的现象称为滑坡。其水平位移量大于垂直位移量。 滑坡是一种常见的自然灾害，我国有些地方称它为“走山”、“地滑”。滑坡与崩塌灾害一样，给国家经济建设和人们生命财产带来严重的危害。我国是一个多山的国家，滑坡分布广泛
37、。特别是每年雨季都要发生若干滑坡，我国西南地区滑坡更为频繁，据统计西南地区发生的滑坡占全国滑坡此事的一半以上全国陆地面积的15已受到滑坡灾害威胁和可能受到威胁，由此可见，对滑坡进行研究及防治具重要意义。滑坡与人类活动有着密切的关系，我国十分重视对滑坡的研究及防治工作。长江三峡地区新滩滑坡的成功预报，使新滩镇1300余人幸免遇难，无一伤亡，财产的损失亦降低到最低限度。这方面有成功的经验，亦有沉痛的教训。,如83年3月7日甘肃东乡洒勒山地区的滑坡，总体积约410 7m3，滑坡堆积物覆盖面积约2km2，以上，主滑体最大厚度150m，滑距约1500m，整个过程仅数十秒，三个村庄被掩埋，200多人死亡，
38、冲毁农田3000余亩。1985年6月12日长江三峡库区新滩发生滑坡，紧急预报及人员撤离仅10小时便发生了整体的大滑坡。它也是我国滑坡临阵预报史上最成功的典范。新滩滑坡虽然进行了成功预报，无一直接伤亡，但位于滑坡体上的新滩镇毁于一旦，滑坡体推入长江后激起54m高的涌浪，上游5.5km处的香溪镇岸边涌浪浪迹高度仍达7m，15km出的秼归县城为1m左右，余浪涌进香溪河口以上2km处还打翻木船四只。下游涌浪在2km处为10m，10km处为2m，至三斗坪坝址为1m左右。,长江西陵峡中的新滩,长江三峡新滩滑坡 1985年6月12日,长江三峡新滩滑坡 1985年6月12日,新 滩 滑 坡,千将坪滑坡 千将坪
39、滑坡位于长江南岸支流青干河左岸、秭归县沙镇溪镇千将坪村斜坡上，距长江干流5公里。长约1200米，宽约800米，前后缘高差300多米，体积约2400万方。该滑坡为群测群防监测点。2003年6月中旬，群测群防人员发现千将坪滑坡后缘出现裂缝。7月12日滑坡变形加剧。镇领导和县领导高度重视，增设20个监测点，并采取果断措施，疏散居民。129户村民连同四家企业职工共计1200人被提前安全转移。2003年7月13日零时20分，滑坡发生，下滑山体堵河成灾。由于成功预报，最大限度地减少了人员伤亡和财产损失。千将坪滑坡发生于2003年7月13日12时20分，是三峡库区自新滩滑坡后发生的最大滑坡。该滑坡地处青干河
40、左（北）岸，与沙镇溪镇隔河对峙，距三峡工程坝址约56Km。构造上，滑坡区位于秭归向斜南端向西弧形转折端与百福来流来观背斜向东倾伏的过渡地段，主要出露三叠系沙镇溪组碎屑岩，岩层稳定延伸，倾向南东，倾角较缓，滑坡所在岸坡为顺向坡。滑体平面形态呈舌状（图2），长1200m，宽1000m，总体上薄下厚，平均厚度约20m，面积约120km2，体积约2400104m3。后缘呈圈椅状外形，顶部高程450m，边界位于370-420m高程线之间；前缘没入青干河，高程102m，前后缘高差348m；北东和南西两侧出现陡立的剪切滑壁，走向分别为30和330。滑体地形总体上陡下缓，存在多级陡坎，坡角自上而下从35变化至
41、15。滑体物质由两部分组成，上部为残坡积粘土夹碎石，下部为沙镇溪组泥质粉砂岩，上、下两层平均厚度分别为5m 和10m。该滑坡属于基岩顺层滑坡，滑动面与地层层面产状一致，倾向南东，倾角28。据对岸陡坡上残存的水渍痕迹估算，滑坡产生的涌浪高达30m 以上。,千将坪滑坡,千将坪滑坡近景,三峡水库区秭归县千将坪滑坡,茅坪滑坡位于湖北清江隔河岩水库库区近尾部左岸，下距隔河岩水库大坝66km，上距正在施工的水布垭坝址25km。它是目前库区规模最大、变形最严重的一处堆积层滑坡。因该滑坡有发生堵江的极大可能性而倍受有关方面关注。目前，该滑坡已被选中科院知识创新工程重要方向支持项目“山体滑坡灾害防治中的关键力学
42、问题研究（20022005）”的典型滑坡样板地段 该滑坡滑动面大致追踪泥盆系上统写经诗组（D3x）页岩夹泥灰岩岩层层面，因此也可以称此滑坡为“准基岩顺层滑坡”。由差异风化形成的倾向坡外的基岩顶面，成为此松散堆积层滑坡发育的控制性界面，是该滑坡的突出特征。 该滑坡平面上呈狭长条带状，前后缘高程为160570m，高差410m，主滑方向约为SE160o，滑坡纵向长约1600m，前缘宽600m，滑坡舌直抵江中（清江隔河岩水库水位变化于160200m），总体坡度1520o。滑坡东侧为由差异风化形成的白岩基岩陡壁，陡壁长约2000m，高约200m，走向为SE150o；西侧为南北向发育的婆娑溪自然冲沟。 滑
43、坡总体上由具有不同风化程度的崩塌堆积成因的灰岩块石、碎石夹土组成，堆积物多呈架空状，因而渗透性较好。滑体厚度变化于587m，平均厚度约40m，体积约2350万方。滑床基岩为泥盆系上统砂页岩地层，不具透水性。,茅 坪 滑 坡,茅 坪 滑 坡,日本长野地附山滑坡 1980年（全景）,日本长野地附山滑坡,边坡稳定性研究是从生产实践中提出来的重要研究课题。我国发生的大量滑坡工程丰富了滑坡工程实践的内容，推动力边坡稳定性研究工作。在滑坡的研究方面经历了从定性到定量，从一般的滑坡形态分类到滑坡机制研究的发展过程，建立了我国典型的滑坡地质模型。岩体工程地质力学理论与方法的创立则为边坡稳定性研究提供了理论基础
44、。在影响边坡稳定性或促成边坡滑动的诸因素中，不良的工程地质条件及岩体结构条件是内因。大量的滑坡表明，滑坡体的边界总是受地质结构面的控制，同时地应力对岩体边坡变形也有重要作用。在非地质因素中，影响边坡稳定性的主要是大量降雨、人为切坡、边坡下部地下开采以及大爆坡等。在这些因素中大量降雨尤为明显，往往对滑坡发生起到触发作用。,2007年5月24日10时许，受持续暴雨天气的影响，重庆市彭水苗族土家族自治县县城发生一起山体滑坡，造成一建筑面积为2500平方米的房屋和一建筑面积为200平方米的瓦房垮塌，多名群众被掩埋在废墟中生死不明。 记者从重庆市公安消防总队获悉，彭水县“524”山体滑坡事故遇难者遗体已
45、全部找到，这起滑坡事故共造成5人死亡，3人受伤。 下面几张照片即为重庆彭水滑坡后的景观。,倒塌的建筑，现在只能看见一个屋顶了,2007年5月10日凌晨5时，湖北省巴东县木竹坪村发生大面积山体滑坡，造成清江一级支流桥河被阻断，200多栋民房受损，所幸目前并无人员伤亡。截至13日，已有18栋房屋垮塌，当地政府争取14日疏散所有受灾农户246户658任，滑坡的总方量已达800万立方米，而且险情仍在进一步加剧，不时还有滑坡体内岩石和泥土滚入河道。相关部门对灾区实行了断电、停渡、封航，并对滑坡实行24小时监测，力求将损失减到最低限度。,滑坡的地貌特征 a.滑坡体 b.滑动面 c. 滑坡后壁与滑坡台阶 d
46、.滑坡舌与滑坡鼓丘 e.滑坡湖与滑坡洼地 读图 f.滑坡裂缝滑坡过程原理,滑坡过程原理 a.岩块或岩体沿软弱结构面滑动的滑坡 基岩坡地是由各种破裂面、层面等软弱结构面所分割的大小不同岩块、岩体所组成，岩块石最小的单元，岩体通常包含有一种以上的软弱结构面在内。 岩块或岩体总是沿着阻力相对最小的结构面，该结构面是倾斜且具临空面而发生滑动。在开始位移的那一瞬间切应力最大，之后维持继续位移的必须切应力大为减小，当滑坡体一经滑动，只要在较小的切应力下就可能使他继续滑动。这也导致老的滑坡容易复活。,在上述分析中如果加上地下水的影响，更易导致滑动。当地下水面上升到可能发生的滑动面之上时，正应力因受孔隙水压力的影响而减小，岩体受到地下水的浸泡部分由于浮托作用而降低了自重压力，原来的正应力要受到很大的减弱，而且岩体的粘聚力、内摩擦角均减小，因此，当地下水面位于它的最高位置时，岩体的抗剪强度为最小，最容易发生滑坡，所以滑坡经常发生在连绵阴雨之后或地下水富集的地方，就是这个道理，如果岩体中有很活跃的地下水流动的话，动水压力作用也有利于引起滑坡作用。b.均质土体中的滑坡 这是发生在均质、无明显层理的岩土体中的滑坡。滑动面不受层面控制，一般呈圆弧状。在粘土岩、粘性土和黄土中较常见。岩质滑坡的滑床很少有理想的圆弧面形状，这是为什么？,
