Эродируемость, прочность на растяжение и проблема «k» в Гранд-Каньоне

Форма профиля реки является важным индикатором геоморфологических процессов и истории, которые способствовали ее современной форме. В случае коренных потоков во время врезов сопротивление коренных пород на уровне реки определяет форму, процессы и скорость врезки рек (Sklar & Dietrich 2001). А значительный сигнал падения уровня основания быстро прорезает слабые породы и по мере миграции вверх по течению цепляется за более твердые породы, создавая в более устойчивых участках кникзоны (участки с резким изменением уклона русла).

Изучение морфологии рек был ценным инструментом в интерпретации масштаба, величины и времени поднятия горных пород, а гидродинамическая модель речного вреза стала основа для моделирования эрозии коренных пород (например, Howard and Kerby 1983; Whipple and Tucker 1999). Эрозия силы ручья модель основана на соотношении:

E=kQ ^m S ⁿ

функция уклона (S) и речного стока (Q).

Постоянная k представляет эрозионную активность, а m и n константы, которые определяются на основе гипотетического контроля над разрезом скорость (Finnegan et al. 2005; Уиппл и Такер, 1999).

Согласно Бербанку и Андерсону (2012), перед тектоно-геоморфическим сообществом стоит задача признать и рассмотрение роли типа породы в управлении темпами эрозии и топография. Важно определить, какие свойства породы имеют значение для подверженность эрозии; это называется « k -проблема.» Исследования обычно оценивают, а не мера, k или набор k значений, которые отражают закономерности, встречающиеся в природе (Сток и Монтгомери, 1999; Уиппл и Такер, 1999; Пеллетье 2010).

Численное моделирование на основе измеряемых параметров и процессов воздействуя на коренные каналы, использовалось для исследования эволюции ландшафта и поток длинных профилей все чаще в последние десятилетия. Плато Колорадо — классический пример ландшафта, историю которого геоморфологи надеются объяснить с помощью числовых моделей.

Эволюция Колорадо Ландшафт плато обсуждался с тех пор, как первые исследователи бросили вызов порогам Гранд-Каньона. В частности, существуют давние разногласия по поводу количество и источник (ы) подъема для этой высокогорной местности (Lucchitta 1972; Педерсон и др. 2002 г.; Цветы 2010; Левандер и др. др. 2011; Карлстром и др. 2012). Также возникли разногласия по поводу время и скорость эрозии, вызвавшие резкий разрез ландшафта (Педерсон и др. 2002 г.; Поляк 2008; Кук 2009; Вернике 2011; Дарлинг и др. 2012).

Интеграция Колорадо Река через западное плато Колорадо 6 миллионов лет назад привела к примерно 1500-метровый базовый уровень падения (Lucchitta и др. 1972; Педерсон

и др. 2002). Этот большой импульс разреза вызвал переходная точка перегиба, переместившаяся вверх по течению от Гранд-Уош Скалы с тех пор. Эрозия вверх по течению была далеко не изучение сильно неровного длинного профиля на плато Колорадо показывает (рис. 1; Pederson & Tressler 2012). Дренаж Колорадо-Грин имеет широко выпуклый продольный профиль с четырьмя выступающими изломами, показанными на рис. рисунок 1.

Понимание процессов ответственность за эту неправильную форму и неравномерное распределение единичного потока мощность (рис. 1) прольет свет на дискуссию о поднятии и эрозии. Некоторые исследователи данные показывают, что коренная порода (рис. 2) может быть основным контролирующим фактором на не только длинный профиль (рис. 1), но также градиент и ширина (Pederson & Тресслер 2012). Педерсон и Тресслер (2012) обнаружили, что камни с более высокой прочностью пространственно соответствуют изломам и досягаемости с высокой мощность единичного потока, в то время как достигает с низкой мощностью единичного потока постоянно произошло там, где горные породы имеют низкие значения прочности.

Корреляция между мощностью потока и высокая прочность горных пород предполагает, что градиент масштаба простирания Колорадо и Зеленые реки настроены для поддержания баланса между вождением и силы сопротивления эрозии. Результаты предыдущих исследований в Университете штата Юта (Pederson & Tressler 2012) показывают, что прочность горных пород и топографические показатели сильно соотносится в среднем и нижнем течении плато и той протоки крутизна и ширина тесно связаны с типом скалы.

Влияние свойств коренных пород и взаимодействие поднятия и эрозии необходимо учитывать, чтобы понять закономерности топографии и процесса в этом ландшафте. Для этого решается методологическая задача должны быть рассмотрены. Традиционные меры прочности горных пород, такие как молоток Шмидта. отскок, прочность массива Селби (среднеквадратичное значение) или прочность на растяжение без учета слабой породы типы, потенциально исключающие доминирующие литологии некоторых участков.

Врез в коренную породу ручьем эрозия происходит путем выщипывания, истирания, кавитации и растворения. Эффективность каждый из этих процессов сильно зависит от литологии коренных пород (Whipple и др. 2000). В засушливом Колорадо Плато есть много регионов, подстилаемых слабыми скальными образованиями, такими как сланцы. которые должны быть очень легко разрушены механическими процессами, однако они не могут быть отобраны когерентно для лабораторных анализов или испытаны в полевых условиях с помощью Schmidt молоток.

Прочность на сжатие определяется количественно с помощью молотка Шмидта (отскока) в полевых условиях. Большая часть работ по укреплению горных пород была на основе этого метода (например, Pederson и др. 2002). Хотя горные породы ломаются при растяжении, особенно из-за выщипывание во время эрозии ручьев коренных пород (Whipple и др. 2000), долгое время предполагалось, что сжатие прочность является подходящим аналогом прочности на растяжение. Это предположение может не остаются верными (рис. 3; Sklar & Dietrich 2001). Камень должен быть достаточно свободен от близлежащие суставы и постельные принадлежности, чтобы получить хорошее чтение. Следовательно, никакие глинистые породы не могут быть проверены таким образом, потому что они слишком тонкослоистые. Кроме того, значения определенные для связных горных пород, могут быть обманчиво высокими в зависимости от того, насколько большая часть той формации, которую представляет испытанная часть.

На основе молотка Шмидта измерения, модифицированный метод классификации Selby RMS (Moon 1984) является полуколичественным, но более точным, чем прочность на сжатие. определяется только молотком Шмидта. RMS состоит из прочности на сжатие in situ , подтвержденной не менее чем 50 повторные измерения молотка Шмидта наряду с шестью другими факторами: 1) выветривание, 2) расстояние между трещинами, 3) ориентация трещин, 4) трещина сплошность, 5) ширина трещины и 6) грунтовые воды.

Прочность на растяжение определяется по Бразильский тест на расщепление в лаборатории. Этот тест является косвенным показателем предел прочности при чтении нагрузки ( p в Н), необходимого для разрушения скального диска одноосным напряжением (Vutukuri et др. 1974). Примерно так же, как молоток Шмидта не в состоянии оценить слабых илистых пород, бразильский раздельный тест еще более ограничен породами, которые достаточно связным, чтобы его можно было доставить обратно в лабораторию, извлечь из него сердцевину и превратить в диски.

Хотя Скляр и Дитрих (2001) показали, что эта мера более представитель к , дальше усложняет сбор данных.

Многие исследователи просто используют Schmidt молотковые измерения для установления эродируемости по отношению к речным системы, обычно игнорируя трещины и любые породы, которые слишком слабы, чтобы непосредственно измерять (Schmidt & Montgomery 1995; Sklar & Dietrich 2001 г.; Кук и др. др. 2009 г.; Пеллетье 2010). Сила этих исследований и моделей может быть значительно усилена фактическими данными. а не приближения для k (Уиппл и Такер 1999).

[Решено] Прочность на сжатие хрупких материалов _______ его

1. равна
2. меньше
3. больше
4. двойная

Вариант 3 : больше 9 0003

Бесплатно

Пробный тест Soil Mechanics

2,7 тыс. пользователей

20 вопросов

40 баллов

25 минут

Концепция:

Виды разрушения

• Поскольку хрупкий материал прочен при сжатии, но слаб при растяжении, тогда как его прочность на сдвиг находится между его прочностью на сжатие и прочностью на растяжение.
• Пластичный материал примерно одинаково выдерживает сильное растяжение и сжатие, но слаб в сдвиге.

Случай-1: Хрупкий материал при кручении

• Поскольку хрупкие материалы имеют минимальную прочность на растяжение. Следовательно, хрупкие материалы разрушаются при растяжении.
• Следовательно, хрупкий материал, подвергающийся скручиванию, разрушается в плоскости под углом 45° (геликоидальное разрушение).

 

Случай 2: пластичный материал при кручении

• Так как пластичные материалы слабы при сдвиге. Следовательно, разрушение пластичных материалов происходит из-за основного напряжения сдвига.
• При испытании на кручение максимальное напряжение сдвига возникает в направлении, перпендикулярном продольной оси. Следовательно, плоскость вязкого разрушения при кручении будет перпендикулярна продольной оси.

 

Чугун — хрупкий материал. Таким образом, отказ происходит в соответствии со случаем 5.

Случай-3: Хрупкий материал при растяжении

• Хрупкие материалы очень слабы при растяжении. Хрупкие материалы разрушаются из-за разделения частиц по поверхности, которая находится на уровне 90° к направлению нагрузки. Поверхность разрушения шероховатая.

 

Случай-4: Хрупкий материал при сжатии

• Поскольку хрупкий материал прочен при сжатии , поэтому разрушение происходит из-за сдвига. Плоскость разрушения находится под углом 45° к оси вала.
• Прочность на сжатие хрупких материалов в раз больше, чем в на растяжение, поэтому вариант 3 верен.

Вариант 5: пластичный материал при растяжении

• Поскольку пластичный материал сильно растягивается, поэтому разрушение происходит из-за сдвига, плоскость разрушения находится под углом 45° от оси вала, такое разрушение известно как разрушение чаши и конуса.

 

Вариант 6: пластичный материал при сжатии

• Короткие сжатые элементы не выдерживают деформации при сжатии.