斜坡重力作用

介绍

斜坡重力作用发生原因主要营力是重力，并不一定需要其他外营力参与，故称斜坡重力作用。因为是以岩土块体方式运动，故又称为块体运动或块体坡移。地球表面无论是陆上或水下都有起伏不平的地形,斜坡分布广泛,如山坡、谷坡、海岸、湖岸斜坡、海水下的大陆架和大陆坡。斜坡重力作用在这些斜坡上都可发生。其结果使斜坡后退，坡高、坡度减小，产生大量岩土块、岩屑和土粒,供流水等其他外营力剥蚀和搬运。所以,斜坡重力作用是地表外动力剥蚀夷平作用的一个重要组成部分。这种作用常常危害交通线路，水利水电设施或工业民用建筑，规模大的甚至掩埋村镇，造成人员伤亡，成为一种地质灾害。

促使斜坡上岩、土块体顺坡下移的力是岩、土块体自身重力平行于斜坡的切向分力,可用 Gsinα表示（见图）。其中G为重力；α为斜坡坡角。使岩、土块体保持于斜坡上不致下移的力是摩擦力，它等于岩、土块体自身重力垂直于斜坡面的法向分力(Gcosα)与摩擦系数(f)之积，即fGcosα。如fGcosα大于Gsinα，则岩、土块体在斜坡上保持稳定不动；两者相等则处于极限平衡状态；一旦Gsinα超过fGcosα，则岩、土体即产生顺坡向下运动。

斜坡坡角增大，则Gsinα增大而后者减小，即促进岩、土块体顺坡向下运动。因此流水或波浪侵蚀谷坡或海、湖岸坡坡脚或人工开挖坡脚，使坡角变陡，常可诱发斜坡上岩、土块体下滑或崩落。如f值减小,则fGcosα减小，也可促进岩、土体下移。风化作用和水对岩、土体的浸润软化作用均可减小f值,所以也可诱发岩、土体顺坡下移。地震加速度引起的瞬时惯性力也可使Gsinα加大，fGcosα减小,所以强烈地震常伴有大量岩、土块体的顺坡向下快速运动，造成地震灾害。1933年四川迭溪地震，岷江河谷斜坡的岩体大规模滑入岷江之中，古城迭溪毁于一旦。流水侵蚀、降雨、地震、人工开挖坡脚及坡顶加载等是斜坡重力作用的重要诱发因素。

根据运动方式和速度,以及参与运动的物质属性,可将斜坡上的重力作用分为崩落作用、滑动作用、流动作用和蠕动作用。前三者运动速度都较大，容易察觉；后者运动速度很小，以致难于察觉，故也称潜移作用。

崩落作用　陡峻斜坡上的岩块或岩体，主要由于受张力在不产生剪切位移的情况下突然脱落，如自由落体一样从空气中坠落或沿坡跳跃、滚动，快速(5～200米/秒）向坡下运动，最终堆积于坡脚的整个过程。工程上称为崩塌。多发生在坡度大于45°的高陡岩质斜坡上。高寒或干旱气候区，物理风化强烈，最易发生崩塌。其中规模极大的一般称为山崩。如1980年湖北远安盐池河山崩，崩落岩石体积达几百万至数千万立方米。规模极小的只有个别块岩石坠落则称坠石。翻落、坠落的岩块在顺坡向下跳动、滚动过程中，与斜坡岩体碰撞，并碎成大大小小的岩块和碎石，最终堆积于平缓坡脚，成为崩积物。其外形为半锥形体，称倒石堆。倒石堆坡度一般为30°～35°。大石块惯性大，多集中于下部，向上逐渐变细。碎屑多有棱角。

滑动作用　陆上或水下斜坡上的松散土体或软弱岩体，沿一个或多个滑动面产生剪切位移，呈单个或多个块体向下滑移的过程。滑坡是滑动作用的典型产物。滑坡的规模和滑动速度变化范围很大，一般其规模较崩塌大，速度较崩塌小。规模巨大的滑坡常为高速，且滑落后往往碎裂解体转化为碎屑流动。如洒勒山滑坡，从滑动到停止仅一分钟，前缘竟向前推进 900米。水下滑动作用可在坡度很缓的大陆架上发生，且往往规模巨大。这是因为近期快速堆积的泥质和粉、细砂质沉积物极其疏松，有时还有气体，抗剪强度很低，稍有振动和扰动即可大规模滑动。滑动后可转化为浊流(见浊积岩)，向前推进很远,通过大陆斜坡在深海盆地边缘沉积下来,成为浊流沉积物，有些则形成浊积扇。

流动作用　各种含水量的块石、碎石、土粒或它们的混合物，以各种不同速度顺坡向下流动的过程。此类作用常由高陡坡上发生的大型崩塌、滑坡碎裂解体转化而来，即不含水的岩石碎块碎屑，通过相互碰撞传递动量，产生类似流动的高速连续运动。由粘土及粉沙组成的滑动土体，如含水量达30%，在滑动中即可转化为粘稠流体顺坡流动,称为泥流。在寒冷地区,当冻结层表层融化而下层未融化时，表层融解土即因饱水而顺坡下流，称为融冻泥流。如大量融雪水或降水携带大量泥、沙、石块快速顺坡向下流动即形成泥石流。

蠕动作用　斜坡上的碎屑物、表土层或软弱岩体，在重力作用下的长期缓慢蠕动过程。其速度每年只几毫米至几厘米。水的浸润作用、冻结和融化，湿涨和干缩都可促进蠕动作用的产生。

参考书目

李叔达主编：《动力地质学原理》，地质出版社，北京，1983。

斜坡蠕动变形是地应力、重力等自然营力长期作用的结果。

利用重力分级法分离米糙

谷糙重力分级筛最初在工厂只是被应用在谷糙分离工序，它代替了传统的谷糙平转分离筛，实践当中起到了相当明显的谷糙分离效果。我们研究发现稻谷、米粒的颗粒大小以及重量之间存在差异，当工作面有一定斜度的情况下上下运动时，颗粒之间相互产生摩擦力，这样就可以把谷糙或大米非常显著地分成几层(上层：糙米；下层：稻谷。或上层：碎米；中层：整米和碎米混合体；下层：所需整齐度的米，即成米)为此，我们大胆尝试，对用于谷糙分离的重力分级筛进行了改进，建立了白米分级中的重力分级法。改进后的白米重力分级筛(见图1)通过江苏省兴化市8家出口大米加工企业应用，反映很好。不仅提高了生产量，保证了整齐度的准确、稳定、一致，大大降低了包间差，而且，碎米中含的整米显著减少，极大地降低了损耗，经济效益也显著提高 。2100433B