基于物质点法的远程滑坡碎屑流运动过程模拟及特征分析

目的 研究远程滑坡碎屑流运动过程以及运动过程中速度、滑动距离、动能变化,为滑坡碎屑流灾害的预防和治理提供参考。方法 基于物质点法,以塔合曼和乱石包两个远程滑坡碎屑流工程实例为背景,对两个滑坡碎屑流的运动过程进行数值模拟;并对塔合曼滑坡碎屑流运动过程中水平、垂直方向运动速度分布,内摩擦角对运动过程的影响,以及乱石包滑坡碎屑流铲刮效应对堆积形态、动能变化的影响进行分析。结果 两个滑坡碎屑流最终堆积形态模拟结果与实测结果吻合良好,验证了数值模拟结果的有效性;塔合曼滑坡碎屑流随着内摩擦角从18°增加到33°,动能峰值降低71.4%,最终势能增加54.4%,滑坡碎屑流的能量耗散减小47.8%;在乱石包滑坡碎屑流实例的模拟中,速度云图呈现了滑体速度场的层状分布特征。结论 内摩擦角对滑坡碎屑流的动力过程影响十分显著;乱石包滑坡碎屑流的滑体在高速滑移阶段存在强烈的内部剪切作用,并且铲刮效应对滑坡碎屑流的运动起到了一定的阻碍作用。     

考虑滑面材质的碎屑流试验堆积特征分析

为分析高速远程滑坡运动与堆积特征,在室内设置物理试验模型,设计级配、坡角、碎屑流质量、滑面材质4种因素,分析各因素对碎屑流堆积特征的影响。研究结果表明：坡角减小、滑面更粗糙使部分颗粒堆积或滞留于坡面,颗粒堆积特征与颗粒完全堆积于坡底时相比存在差异;滑面材质与冲程等堆积特征基本呈负相关,坡角与堆积特征基本呈正相关,二者对堆积特征影响最大;碎屑流质量与堆积特征基本呈负相关,对颗粒堆积特征分布影响较小;级配与颗粒堆积特征无明显相关性。     

美姑河火洛村溃散型滑坡的成因动力学机理研究

以火洛村古滑坡为研究对象,调查研究区地质构造和地形环境条件,查明滑坡山体的破坏现象和岩体结构,分析滑坡发育特征,建立山体地质结构模型,采用数值计算反演滑坡山体破坏的成因,探讨溃屈的诱导因素及临界动力强度。结论如下:滑坡于晚更新世中晚期形成,具有溃散性高速远程碎屑流的特点;斜坡底部软弱带及陡倾节理控制山体结构及滑坡发育特征,其对地震动力的响应显著;溃屈临界地震加速度为0.3 g。     

泾阳南塬黄土滑坡冲击阶地易侵蚀层过程模拟

为探讨泾阳南塬地区黄土滑坡的高速远程的运动特征以及在运动过程中对阶地易侵蚀基层破坏迹象的产生机理。以泾阳南塬西庙店滑坡为研究对象,通过野外调查、勘探查明其运动特征,运用颗粒流离散元法模拟滑坡运动过程、机理。结果表明:滑坡运动过程中,滑体对阶地易侵蚀基层的冲击刮铲作用显著,宏观上表现为滑坡前缘地层隆起与逆冲剪断。滑坡滑动产生的振动作用使阶地粉土发生液化,液化后的粉土在超孔隙水压力作用下沿上覆土体导水通道涌出,形成显著的"涌砂"现象。滑坡运动全过程历时84 s,滑体颗粒最大运动速度36.2 m/s,最大运动距离253.2 m,具有典型的"高速"、"远程"特征。分析得到2点结论:①泾阳南塬典型高速远程黄土滑坡运动过程可分为3个阶段,即,冲击置换的加速阶段(0～2.9 s)、滑覆铲刮的减速阶段(2.9～5.7s)与堆积推覆的慢速波动阶段(5.7～84 s);②滑体速度场变化特征明显,也可划分为3个阶段,即,加速阶段(0～2.9 s)、减速阶段(2.9～5.7 s)以及慢速波动阶段(5.7～84 s)。     

滑坡碎屑流颗粒分选效应的数值模拟

大量粗细不均匀的碎屑岩粒及孤大块石在滑坡碎屑流运动过程中的相互作用产生颗粒分选效应,影响了滑坡碎屑流的运移堆积特征及致灾效应。以模型试验的资料和数据为依据,运用三维颗粒离散元素法,建立滑坡碎屑流颗粒流数值模型,从滑体运动堆积过程中不同粒径组分的分布位置和动能两方面研究了滑坡碎屑流颗粒分选效应的形成过程,探讨了颗粒分选效应的形成机制。结果表明:滑坡碎屑流运动过程中,粗颗粒组分易获得较大速度并向滑体表层及前缘运移,细粒组分运动速度较慢,并向滑体底层及后部聚集,这种颗粒分选效应最终导致了滑体反粒序分布结构的形成。滑坡碎屑流颗粒分选效应是由振动筛分、小颗粒耗能较大率先停积、大颗粒碰撞分离等动力学机理共同作用的结果。     

云南头寨滑坡全程流体动力学机理分析

云南昭通头寨沟于1991年9月23日突然发生大型高速滑坡,总方量约1 800×104 m3的滑体高速下滑,在2～3 min的时间内冲入盘河.文中用流体动力学理论分析了头寨滑坡全程各个活动阶段的动力学机理,并得出了几点结论.启程阶段由于孔隙水压力及水汽垫层的共同作用,使作用在滑动面上的有效应力显著降低,从而导致滑带土抗剪强度减小;近程阶段高速飞行的滑坡体会产生机翼效应,使滑体势能更多地转化为动能,高速滑体可越过小山包且凌空飞行时间更长,飞行距离更远;远程阶段高速运动的碎屑体与周围空气之间产生复杂的空气动力学现象.产生的高速运动的垂直向上的气流和旋转向前的高速涡流的共同作用是碎屑流高速远程运动的根本原因.     

汶川地震触发牛圈沟高速远程滑坡-碎屑流动力学特性分析

鉴于牛圈沟滑坡为地震触发的典型滑动-碎屑流型滑坡，采用滑坡动力学分析(Dynamic analysis)软件DAN W对牛圈沟滑坡全程动力学特征进行分析，使用试错法对比分析摩擦准则与Voellmy准则两种不同流变关系的模拟效果.结果表明：摩擦准则应用于滑体的初始运动阶段，Voellmy准则应用于滑坡后期碎屑流阶段时模拟效果最佳；并给出最佳的流变参数，得到滑坡堆积体的体积和形态变化，滑坡运动速度及变化规律.     

陕西泾阳南塬蒋刘4#滑坡运动堆积特征及流动性成因分析

自1976年引水灌溉以来,泾阳南塬黄土滑坡频发。2016年3月6日发生的蒋刘4~#滑坡呈近流体状高速远程运动,并呈长带状堆积于前缘平坦地面。其独特的运动堆积特征与该区其他类型滑坡差异显著,具有一定的特殊性。本文基于野外地质调查,通过无人机航测、现场含水率试验以及室内试验等手段,对蒋刘4~#滑坡进行分析研究。结果表明:(1)滑坡呈高速远程运动、长带状堆积,堆积体天然密度表现出从斜坡坡脚至前缘陡坎先增大,越过陡坎后明显减小的趋势;(2)滑源区黄土以粉粒为主、黏粒含量较少的粒组成分以及黄土中次生矿物含量较高是蒋刘4~#滑坡形成的物质基础;(3)大面积灌溉以及引水渠漏失严重造成大量水体下渗,该区S5古土壤层形成的相对不透水底板为上层滞水聚集创造了条件,使近底板上覆黄土处于饱水状态,导致斜坡稳定性降低;(4)地貌上剪出口位置较高,滑体潜在势能大,坡脚人工开挖的多级陡坎为滑坡高速远程运动创造了有利条件。蒋刘4~#滑坡规模较小但流动性显著,作为近年来蒋刘一带滑坡发展演化的主要类型,研究其运动堆积特征及流动性成因,为科学防治滑坡具有一定指导意义。     

冰—岩碎屑流运动特性的冰屑影响机理研究

<正>1研究意义冰—岩碎屑流(rock-iceavalanches)是一种在启动时携带或在运动时铲刮而裹入冰屑的特殊碎屑流(Schneider等,2011a)。它往往发生在人迹罕至的高寒山区,但由于其超强的运动性,屡屡引发震惊世人的灾难性事件。1970年5月,秘鲁Huascarán冰—岩碎屑流以高达78m/s的平均速度远程运动了16km,造成18000多人的死亡,是史上最为惨重的滑坡灾难(Plafker和Ericksen,1978);2002年9月,俄罗斯     

千将坪滑坡中几个高速滑坡问题的探讨

千将坪滑坡是三峡一期蓄水后三峡库岸发生的最大体积滑坡,是典型的水库型岩质顺层高速滑坡.滑坡的地质结构、诱发过程与著名的瓦伊昂滑坡相似.其顺层主体连接缓倾角阻滑区的结构是孕育高速滑坡的典型结构.滑坡的主体运动方式是高速整体滑行运动,滑行过程中滑带有明显的液化现象.滑坡岩体的破碎情况对研究高速滑坡碎屑流启动部位有参考意义.     

雷波县白沙村滑坡-碎屑流粒度分布特征与运动过程关系

2017年7月1日，四川省雷波县白沙村发生滑坡-碎屑流灾害，为了揭示滑坡-碎屑流过程中粒度特征的变化情况，在野外调查和无人机航摄数据分析的基础上，通过碎屑流粒度特征的统计分析试验，结合谢德格尔公式对碎屑流运动速度的估算，研究了碎屑流粒度特征与运动过程的关系，结果表明：（1）碎屑流堆积体表层碎石的等效粒径为4~6cm，碎屑流中的巨石等效粒径主要在0.5~1m之间；（2）通过统计堆积体表层碎石粒径的变化情况可反映出碎屑流动能的变化，运移速度增加，碎石粒径越大，携带巨石能力越强，运移速度降低，碎石粒径减小，巨石越容易停积；（3）雷波县白沙村滑坡属于超高速滑坡，地形制约和挡土墙的阻挡是造成该滑坡-碎屑流移动性较低的原因。     

大型滑坡长期演变的地质力学行为及成灾模式研究年度报告

该年度投入了大量的人力和物力开展文献资料总结和野外调查工作,初步将西部山区大型滑坡地质结构类型划分为"弱面"控制型、"关键块体"型、"软弱基座"型和"采空区"控制型四大类。将滑坡成灾模式划分为变形体-潜在威胁模式、滑坡-随动破坏模式、滑坡-高速碎屑流模式、滑坡-堰塞坝堵江模式和滑坡-高涌浪模式等5个模式。完成了对贵州习水县程寨滑坡、贵州关岭县岗乌镇大寨滑坡和重庆武隆鸡尾山滑坡地质结构类型及成灾模式的详细调查分析工作。获取了滑坡岩土体物性参数,为后续研究打下了基础。在滑坡的启动和运动机理研究方面,主要完成了模型试验设备的设计和加工,基于连续介质力学和离散元的滑坡动力过程模拟,针对声波液化模型在大型滑坡中的应用及滑坡模拟中物质状态方程的替代问题的研究和采用大型模型槽及离散元方法对大型滑坡产生的碎屑流运动特征的研究等工作。该年度所取得的研究成果有助于加深人们对大型滑坡地质结构类型和成灾模式的认识和理解,拓宽现有的对大型滑坡启动和运动的模拟方法,推动大型滑坡成因机理研究向前发展。     

基于离散元法的碎屑流运动堆积过程数值模拟

为给滑坡-碎屑流灾害的防治提供一定的理论依据,基于某真实复杂地形的三维空间分布形态,建立碎屑流三维离散元模型,定量分析该碎屑流的运动和堆积特性。结果表明:受不规则地形起伏的影响,碎屑流的运动形式以滚动为主,并伴随着跳动和平面滑动;该碎屑流物源有80%的碎屑颗粒堆积在坡脚,剩余20%的颗粒物残留在峡谷坡度较缓的部位,残留的岩屑是发生泥石流灾害的物源;碎屑流运动速度最大的时刻与颗粒接触量峰值相对应。离散元模拟结果与Scheidegger公式计算结果十分接近,验证了所构建的碎屑流模型及计算结果的合理性。     

甘肃洒勒山成速滑坡的基本特征及其形成的动力学机制

本文首先讨论了该滑坡的形态、结构和运动的基本特征,指出:(1)该滑坡可分为特点截然不同的两部分。上滑体,可称为滑动铲部分,滑动时此部分滑体主要沿较陡的滑面发生整体性的转动滑移,垂直位移分量较显著。下滑体,可称为碎屑流部分,滑动时此部分滑体基本上呈近水平的运动;(2)主滑面呈上陡下缓渐转水平的座椅状;(3)滑坡的发展具有“推落式”的特点,上滑体是主动部分,它的突然失稳和下滑是推动下滑体运动的主要动力,(4)此滑坡的产生是斜坡变形累进性发展的结果,滑坡后缘拉裂缝的发展经等速开裂、加速开裂和裂缝闭合等三个阶段,最终导致大滑动。文中根据后缘拉裂缝等速开裂的资料,导出了一个预测滑动发生时间的公式。还根据现场证据进一步分析了造成此类滑坡高速远滑的两个机制:滑动铲机制和碎屑流效应,并根据所提出的机制导出了一个预测此类滑坡最大滑速的公式。     

浅析高位滑坡-碎屑流的形成机理及灾害链分析

近年来,由于地震和极端气候条件的影响,高位滑坡-碎屑流频繁发生,造成了巨大的生命财产损失。2017年6月24日发生在四川茂县叠溪镇新磨村的高位滑坡-碎屑流,属于典型的高位顺层变质砂岩滑坡-碎屑流灾害。因此,结合灾害实例,分析滑坡-碎屑流的发育特征及形成机理。研究表明:滑坡-碎屑流的演化过程为初期蠕滑变形阶段→初始启动—加速冲击阶段→扇形碎屑流阶段。最后进一步探讨滑坡失稳后形成的威胁及一系列灾害链,并提出针对不同区域进行勘察治理以及灾害发生后的应对措施,对于防灾减灾工作有一定的现实指导意义。     

下层为软岩情况下的表层松散堆积体分析

下层为软岩情况下的表层松散堆积体分析主要以茂县新磨滑坡为例,通过有关学者做的高速摩擦实验结论,运用类比的方式浅显、定性地分析该滑坡的运动过程,最后再以新磨滑坡发生前遥感解译、滑坡发生后的照片进行佐证分析过程。得出降雨是触发滑坡的主要因素,滑坡滑动过程为松散物分选、磨圆过程,为后期室内研究高速远程滑坡物理模拟量化提供参考。     

滑坡碎屑流作用下埋地管道轴向应变特性

为了保证滑坡碎屑流灾害作用下管道的稳定运作,根据热-弹塑性理论,创建了滑坡碎屑纵向作用条件下埋地管道的应变分析模型,对不同滑坡碎屑流长度、宽度和厚度条件下埋地管道轴向应变分布特征进行研究.结果表明,滑坡碎屑流尺寸对管道轴向拉压应变的影响程度,从大到小依次为滑坡厚度、长度、宽度.通过分析径厚比、管壁减薄和管道埋深等结构参数对轴向拉伸应变的影响规律,发现管道轴向最大拉压应变随着坡度、埋土深度增加而明显减小;管道的壁厚减薄与管道轴向拉压应变呈正相关,管道埋深与之呈负相关;从管道结构参数对管道最大轴向拉压应变影响的影响程度来看,依次为管道埋深、管壁减薄、径厚比.适当增加滑坡碎屑流作用条件下的管道埋深可以减小滑坡碎屑流灾害作用风险.     

易贡高速远程滑坡近程凌空飞行数值分析

研究了大型高速远程滑坡近程凌空飞行的空气动力学效应,建立了考虑地面效应的滑体运动微分方程组,并以易贡滑坡为例,使用数值分析方法研究高速滑体凌空飞行的运动规律.结果表明,高速滑体因空气动力学效应的影响而产生不断增大的水平推力和竖向抬升力,导致滑体的水平速度不断增大,但增幅不大,而竖向速度增幅减缓.因此,与忽略空气动力学效应的情况相比,高速滑体凌空飞行时间更长,飞行距离更远,更加符合滑坡的实际情况.     

基于LR-IV模型的滑坡敏感性评价

滑坡敏感性评价是滑坡防治中的重要一环.针对信息量模型(Ⅳ)中各影响因子等权以及逻辑回归模型(LR)中因子难以量化的问题,将逻辑回归模型(LR)与信息量模型(Ⅳ)进行耦合,构建LR-Ⅳ模型,并将逻辑回归模型及信息量模型作为对照,以湖北省为例,进行了滑坡敏感性评价.选取工程岩组、地震烈度、水系距离、构造线距离、地貌、降雨面、坡度等七个因子,结合GIS的栅格分析方法,计算各区域滑坡敏感性指数,得到湖北省滑坡敏感性区划图.将历史滑坡数据随机分为70%的训练数据与30%的验证数据,通过受试者工作特征曲线来比较各个模型之间的性能.在成功率上,LR-Ⅳ模型(91.3%)与逻辑回归模型(91.5%)、信息量模型(90.3%)相差不大,都具有极高的成功率,但在预测率上,LR-Ⅳ模型(75.7%)远胜于逻辑回归模型(65.8%),略强于信息量模型(74.9%).研究结果表明,LR-Ⅳ模型表现优异,可用于滑坡敏感性评价.     

基于连续介质力学离散元方法的洒勒山滑坡过程模拟

利用连续介质力学的离散元方法力学计算软件中的颗粒流离散元计算程序,结合野外踏勘与室内试验得到的数据,对洒勒山高速远程滑坡过程进行模拟,研究由蠕变导致的下部老滑坡复活并带动上部滑体滑动的滑坡整体运动过程.模拟后得到的滑坡物堆积形态与实际情况基本吻合,对上下部滑体及监测点的位移、速度、加速度进行分析,结果表明:上部滑体运动最大速度较大,可达35 m/s,下部滑体运动距离较远,长达800 m.滑动过程中在撞击面附近与下部滑体前段均存在颗粒抛射现象.下部滑体撞击后的滑动呈显著的流体特征.整个滑动过程可以分为5个阶段:下部启动,下部加速剧滑-上部启动,下部匀速滑移-上部剧滑,上部撞击减速-下部再加速,总体减速自稳阶段.上下部滑体碰撞导致的能量传递是洒勒山滑坡可以高速远程运动的重要原因之一.