第二章 土壤侵蚀(2)

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,2,章土壤侵蚀,10/2/2024,1,主要内容,基本概念,土壤侵蚀的动力与分类,土壤侵蚀的类型及形式,土壤侵蚀的规律,土壤侵蚀的影响因素,土壤侵蚀的预测预报模型,10/2/2024,2,4,土壤侵蚀的规律,水力侵蚀,风力侵蚀,重力侵蚀,10/2/2024,3,4.1,水力侵蚀,水力作用,降雨侵蚀力,：降雨引起土壤侵蚀的潜在能力。,R=,EI,30,E,为该次降雨的总动能,，,J/,（,m,2,.mm),I,30,为该次暴雨过程中出现的最大,30min,雨强,（,mm/h,）,10/2/2024,4,4.1,水力侵蚀,水力作用,水流作用力,：水体流动对床面上的泥沙产生的作用。,G,F,t,F,sh,F,f,P,2,P,1,N,10/2/2024,5,4.1,水力侵蚀,水力作用,侵蚀起动流速、滑动起动流速,搬动沙砾的体积或重量与流速,6,次方成正比关系,10/2/2024,6,4.1,水力侵蚀,水流作用,(1),冲刷：水流的侵蚀作用 下蚀（下切侵蚀、切蚀）,侧蚀 （旁蚀）,溯源侵蚀,(2),搬运（输移）：搬运方式 悬移 悬移质,推移 推移质,(3),泥沙堆积（沉积）,(4),侵蚀、搬运、沉积的关系,10/2/2024,7,4.1,水力侵蚀,水流侵蚀作用,10/2/2024,8,4.1,水力侵蚀,水流侵蚀作用,10/2/2024,9,4.1,水力侵蚀,水流侵蚀作用,10/2/2024,10,4.1,水力侵蚀,水流侵蚀作用,10/2/2024,11,4.1,水力侵蚀,水流侵蚀作用,10/2/2024,12,4.1,水力侵蚀,水流侵蚀作用,10/2/2024,13,4.1,水力侵蚀,水流搬运作用,推移质,河床,床沙,(,静止,),悬移质,床面,流速,空气,水,泥沙的搬运形式可分为,推移,和,悬移,两大类。,这两种形式运动的泥沙分别称为推移质及悬移质。,10/2/2024,14,4.1,水力侵蚀,水流搬运作用,10/2/2024,15,4.1,水力侵蚀,水流搬运作用,水流挟沙能力：在一定的水流条件下，能够挟运泥沙的数量。它的单位与含沙量,s,(kg/m,3,),相同，以符号,0,表示。,水流挟沙力应该包括推移质和悬移质的全部沙量。,对于平原冲积性河流一说，常以,悬移质,输沙率代替水流的全部挟沙力。,10/2/2024,16,4.1,水力侵蚀,泥沙堆积,当泥沙的来量大于水流的挟沙力时，多余的泥沙就要沉积下来。,10/2/2024,17,4.1,水力侵蚀,侵蚀、搬运和沉积的关系,0.01,0.1,1,100,0.01,0.1,1,10,40,E,O,F,D,C,w,d,v,*,1,侵蚀,2,沉积,3,搬运,10/2/2024,18,4.1,水力侵蚀,水力侵蚀分级,土壤侵蚀模数,土壤侵蚀深,径流模数,沟谷密度,地面割裂度,10/2/2024,19,4.1,水力侵蚀,水力侵蚀分级,10/2/2024,20,4.2,风力侵蚀,风的侵蚀作用,起沙风影响因素：沙粒粒径、沙层表土湿度、植被覆盖情况等。,作用方式：吹蚀和磨蚀。,10/2/2024,21,4.2,风力侵蚀,风的侵蚀作用,吹蚀作用：是指风力将地表的松散沉积物或者基岩上的风化产物吹走，使地面遭到破坏的作用。,10/2/2024,22,4.2,风力侵蚀,风的侵蚀作用,磨蚀作用：指的是疏松物质在搬运过程中对周围边界的机械侵蚀、磨削作用。,10/2/2024,23,4.2,风力侵蚀,风的输移作用,悬移,跃移,蠕移,10/2/2024,24,4.2,风力侵蚀,风的沉积作用,1,）沉降堆积：风速的减弱引起；,2,）遇阻堆积：因障碍物引起；,3,）凝结堆积：与水汽的结合。,10/2/2024,25,4.2,风力侵蚀,风力侵蚀强度分级,10/2/2024,26,4.3,重力侵蚀,坡面重力侵蚀应力分析,分析块体运动的力学过程，可以分为位于坡面上的,松散土粒、岩屑,和在坡地表层沿一定软弱面发生位移的,较大土体、岩体,两种情况。,10/2/2024,27,坡面上块体的,重力,G,可分解为与坡面平行的,下滑力,T,与垂直坡面的,法向力,N,，其关系为：,T,G,sin,N,G,cos,式中：,坡角,。,位于坡地表面的土粒岩屑或石块，一方面下滑力,T,有促使块体向下移运的趋向；另一方面由于有摩擦阻力,f,牵制下滑力，使块体趋向稳定。,4.3,重力侵蚀,土粒岩屑或石块运动,G,F,N,T,10/2/2024,28,若,F,为松散块体的抗滑强度，则有,F,N,tg,G,cos,tg,这时，坡面上的土粒、石块等的稳定条件应是：,T,F,G,sin,G,cos,tg,tan,tan,4.3,重力侵蚀,土粒岩屑或石块运动,G,F,N,T,10/2/2024,29,4.3,重力侵蚀,土粒岩屑或石块运动,内摩擦角,的影响因素,土、砂和松散岩屑的内摩擦角,值随其,颗粒大小、形状,而异。,粗大并呈棱角状而又密实的颗粒的休止角大。,风化岩屑离源地愈远，其颗粒因磨蚀圆度增加，磨擦力减小，休止角变小。因此愈近坡麓，坡度也愈缓和。,值得注意的是，土的内摩擦角随,含水量,而变化。,土粒间充满水分将增加润滑性，休止角变小。因此湿润区的山坡坡度缓，于燥区的山坡坡度陡。,10/2/2024,30,4.3,重力侵蚀,块体的整体位移,坡面上的块体运动并不限于在坡地表面移动，有时沿坡面以下一定深度的软弱面发生整体位移。这时还遇到另外一种阻力，即,土层或岩层的粘结力,C,。块体运动一定要克服粘结力,C,和摩擦阻力,f,才能发生位移。,块体运动的抗滑强度为,F,N,tg,十,C,A,式中：,C,粘结力,(kg/cm,2,),；,A,运动块体与坡面的结触面积,(cm,2,),。,10/2/2024,31,4.3,重力侵蚀,块体的整体位移,总之，坡地上的块,体,运动主要受,重力引起的下滑,和岩土块体的,内摩擦力及粘结力,的相互关系而定。其稳定系数,K,为：,K,抗滑阻力,/,下滑力,=,（,N,tg,+,C,A,）,/,T,当,K,1,时，岩体或土体处于,极限平衡,状态；,当,K,1,时，岩体或土体处于,不稳定,状态；,当,K,1,时，岩体或土体是,稳定,的。工程上一般采 用,K,2,3,为安全稳定系数。,10/2/2024,32,4.3,重力侵蚀,粘结力的影响因素,土体的粘结力,C,与,组成物质的成分、结构及土体含水量多少,有密切关系。其中受水分影响最大。,1,）含水量少、处于干燥状态时，具有极其牢固的性质。,2,）如水分增加粘土可变成可塑状态，其强度大大降低，极 易形成软弱面，土体往往沿此破裂而发生块体运动。,坚硬岩体,的粘结力,C,值很大，一般不易发生移动。但岩层中常常存在软弱的结构面,(,层面、软弱夹层、断层面、节理面、劈裂面等,),。软弱结构面的内摩擦角,和粘结力,C,都显著减小。,10/2/2024,33,4.3,重力侵蚀,重力侵蚀强度分级,10/2/2024,34,