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。     

基于DAN-W模型的舟曲泄流坡滑坡运动特性模拟研究

以舟曲泄流坡滑坡野外考察地质资料为基础,结合滑坡动力分析软件DAN-W对泄流坡滑坡全程运动进行模拟,着重探讨了铲刮效应以及不同流变模型对滑坡数值模拟的影响.结果表明:不同铲刮深度下,滑坡堆积体形态相似,堆积厚度随铲刮深度的加深而加大,运行时间随铲刮深度的加深而减少.F-V模型对泄流坡模拟的滑程最大可达255.75 m,Frictional模型模拟得到的最大堆积厚度为201.73 m,最大前缘速度为17.75 m/s,最长运行时间为64 s,并给出了泄流坡滑坡模拟最佳的流变参数,摩擦角为18?,摩擦系数为0.1,湍流系数为1 000 m/s2.     

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)。     

某高位滑坡的形成机制及灾害链治理分析

某高位滑坡上部滑动,顺坡形成碎屑流,后堆积于坡角公路,堵塞河道,形成一系列灾害.根据对该滑坡的研究,认为本滑坡具有多期次、分块滑动的特点,同时在滑动过程中由于下伏强风化破碎岩体,被扰动牵扯滑动,造成该滑坡为多级后退牵引式滑坡;剪出后的滑体物质在重力作用下沿坡面以碎屑流方式向下堆积于坡角河流右岸及河道内.该滑坡的失稳模式以及形成的威胁以灾害链的形式出现,对治理方案提出新的思考模式,对高位滑坡的治理有一定的现实指导意义.     

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。     

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.     

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。     

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.     

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     

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.     

楔形滑体运动特征数值模拟及分析

文章将常见滑坡模型进行简化,把滑体的运动状态分为失稳启动后斜面运动阶段和水平运动阶段。通过FISH语言编写PFC3D颗粒流运行程序,模拟并分析了滑体从开始解体到运动停止堆积状态的整个运动过程。考察滑体在不同时刻的运动形态变化,记录了滑体内部颗粒接触数目与滑体能量随时间变化的规律。通过在相关特征部位设定监测点,获得滑体不同部位的总速度、纵向速度和纵向位置等运动特征参量。结果表明:滑体各部分运动状态受所处的初始位置影响很大;滑体颗粒不光有前后运动还有横向运动;滑体中不同能量变化差异较大。     

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。     

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。     

碎屑流运动模拟及能量过程研究

针对碎屑流的运动发展及不同条件下的能量衰减过程问题,采用有限体积数值离散方法对碎屑流运动过程进行模拟,数值模拟通过了解析算例和实验算例的验证.计算表明数值计算具有较高的精度和分辨率,是稳定和有效的.在碎屑流运动模拟的基础上,对碎屑流运动的能量过程进行了计算和分析.结果表明碎屑流的能量过程主要由底面阻力条件控制,而地形曲率的向心作用将通过改变碎屑流的摩擦阻力显著地影响碎屑流的能量耗散过程.     

基于颗粒流方法的滑坡破坏机理与强度分析

滑坡变形破坏机理与强度研究是滑坡风险评估的一项关键内容。针对颗粒流方法在滑坡变形破坏力学机理分析及滑坡强度定量化研究中存在的问题,以府谷县新府山滑坡为研究对象,采用野外调查、勘察、室内实验等方法,对新府山滑坡的工程地质特征进行了分析,在此基础上基于PFC2D数值方法构建了滑坡颗粒流数值模型,模拟了滑坡从变形失稳到运动终止的动态过程,从变形特征和力学特征2方面分别论述了滑坡的变形破坏机理,并选择速度、动能、冲击力指标对滑坡冲击破坏强度的变化特征进行了分析。结果表明,新府山滑坡的变形破坏机理表现为坡脚挤压—坡中牵引—坡顶拉张的力学过程;滑坡运动特征表现为破坏的突发性与堆积的缓慢性;以速度、动能指标为表征的滑坡强度在其破坏的初始阶段最高,然后逐渐变小;以冲击力指标为表征的滑坡强度随坡脚距的增加而呈指数衰减特征。研究结果与滑坡变形破坏实际特征基本吻合,研究结论可为新府山滑坡防治提供参考,研究方法可为单体滑坡冲击破坏强度定量及对承灾体易损性定量评价研究提供借鉴。     

金沙江白格滑坡运动过程分析及潜在不稳定岩体预测

2018年10月11日和11月3日于西藏江达县波罗乡白格村与四川省白玉县绒盖乡则巴村交界处,金沙江右岸先后发生两次滑坡,堵塞金沙江形成堰塞湖,经人工干预险情解除未造成严重损失。采用Voellmy流变模型,基于PCRaster环境使用MassMov2D模拟了两次滑坡的运动和堆积过程,并使用第二次滑坡的反演结果对白格滑坡滑源区的三处潜在不稳定岩体做了预测分析。模拟结果表明:MassMov2D可以用于金沙江白格滑坡这种滑坡-碎屑流的模拟,两次滑坡的主要堆积区域和堆积厚度均于实际情况接近;利用第二次滑坡模拟反演参数预测三处潜在不稳定岩体,假设三处不稳定岩土体同时失稳滑动,会形成64 m高的堰塞坝,可能再次堵塞金沙江形成堰塞湖。     

牛圈沟滑坡离散元数值分析

采用离散元方法,对5·12汶川地震诱发的牛圈沟滑坡动力过程进行数值模拟,通过与实际滑坡堆积形态和运动特点对比反演离散元模型参数,分析了不同基底摩擦系数时滑坡运动距离、堆积形态、内部颗粒运动规律以及运动过程的能量转换关系,有效地再现了地震诱发的滑坡动力过程,为西南地区潜在灾害预测与防治提供理论支持和技术指导.     

边坡稳定性影响因素及其敏感性分析

基于滑坡的工程实际,运用FLAC3D有限差分数值计算软件对滑坡进行了数值仿真模拟,在此基础上研究了影响边坡稳定的因素,并对数值计算中的两个重要参数内摩擦角和凝聚力进行了敏感性分析。     

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。     

泥浆影响下粗颗粒坡面运移数值模拟与分析

在实验测定泥浆力学参数基础上,利用PFC3D离散单元法,模拟粘性碎屑坡面运动全过程,跟踪记录代表不同部位特定颗粒空间运移轨迹、运动速率变化过程。初步分析不同位置颗粒空间运移轨迹的差异及其对运动速率的影响。结果表明,PFC3D离散单元法能很好再现粘性碎屑流坡面启动、运移和堆积全过程;颗粒碰撞使其沿坡面横向扩展,增大其致灾范围;前端颗粒运动加速时间早,受周围颗粒影响小,具有较高的运动速率和冲击动能。为粘性碎屑流坡面运移过程分析提供新途径,为此类灾害防治提供参考。