碎屑流撞击地面的震动信号特征分析

崩塌、滑坡等自然灾害突发性强、时间跨度短,难以做到实时监测及快速的动力学过程分析。滑震信号监测技术较好地弥补这一缺陷。通过滑震信号的分析可快速获取崩塌、滑坡的基本特征,如规模、持续时间和动力学过程等。本文进行了碎屑流撞击地面的物理模型实验,通过分析实验过程所记录的滑震信号,研究了碎屑流初始条件、运动特征与滑震特征参数的相关关系。实验结果表明：(1)随着碎屑体体积的逐渐增大,监测信号的带宽逐渐减小;(2)随着碎屑体体积的逐渐增大,监测信号的峰值及持续时间、阿里亚斯强度和震动能量逐渐增大,相关性强;(3)碎屑体撞击的震动能与势能损失之比在3.09×10^-2到7.2×10^-1之间,且随着碎屑体体积的增大,震动能与势能损失之比逐渐增大。本文建立了滑震特征参数与碎屑流初始条件及运动学参数之间的关系,为山区崩滑灾害事件的监测与应急响应提供了一定的理论依据。     

碎屑集合体撞击与停积过程的运动学特征研究

青藏高原高山峡谷区常发育崩滑碎屑流,这种灾害具有发育边坡高陡、碎屑流高能且坡脚撞击剧烈等特点。为了解这种碎屑流的运动规律及其堆积特征,设计并建立了自由下落的碎屑集合体撞击与停积过程的模型实验装置。考虑撞击过程对碎屑流运动和堆积的影响,获取不同粒径大小、体积、下落高度条件下,碎屑集合体的运动与堆积图像和定量化数据,并据此观察分析碎屑流的运动规律和堆积特征。主要结论如下:（1）碎屑集合体底部首先撞击地面,随后颗粒挤压形成剪切面,颗粒在剪切面上进行扩散运动并最终堆积。（2）撞击阶段,颗粒之间显著的动量传递作用致使碎屑集合体前缘颗粒运动速度较快、距离更远,并产生离散堆积现象。（3）自堆积重心至边缘,碎屑集合体的堆积厚度逐渐减小;堆积形态在运动初期呈近圆形,最终形态呈近菱形;运动中的力学过程导致出现横向脊和X型共轭脊现象。（4）碎屑集合体的粒径越小,体积越大,其主体运动距离、主体覆盖面积越大以及运动速度越快;体积与最大堆积厚度呈正相关关系;下落高度越小,其最大堆积厚度越大,运动速度越慢,与主体覆盖面积大体上呈负相关关系。（5）体积条件对碎屑集合体的堆积特征影响最大,粒径大小其次,下落高度影响最小。该研究可为川藏铁路沿线的工程结构设计及碎屑流的防治工作提供理论基础。