沟道偏转地形对滑坡碎屑流运动的影响研究

在沟谷地形中,滑坡碎屑流的运动常受到地形的影响,导致其运动方向发生改变,进而影响到滑坡运动速度和堆积特征。本文利用三维离散元素法,对四川都江堰三溪村高速远程滑坡进行模拟,研究滑坡体不同部位的块体失稳后,在沟道偏转地形主导下的滑坡碎屑流前缘的运动速度、各部位滑体的速度变化过程和堆积特征,并提出沟道偏转地形耗能模型分析了地形偏转造成的动能消耗。研究结果显示:滑坡前缘在地形偏转位置运动方向发生变化,导致运动速度突降;由于滑坡不同部位的滑块相对于地形偏转点具有不同的撞击角度,导致其撞击后产生不同的偏转角度,滑块的偏转角度越大,速度变化越大;由沟道偏转地形导致的滑坡运动速度减小反映了偏转地形对滑坡的动能产生的耗散,动能耗散率与cos2θ(θ为偏转地形在水平面上的偏转角度)成反比;不同部位滑块的堆积长度随偏转角度的增大而减小。本研究分析了沟谷地形偏转对滑坡碎屑流运动速度作用机制及不同部位岩土体堆积范围的影响,可为该类地形条件下滑坡的运动机制研究和防灾减灾工作提供参考。     

四川汉源二蛮山高速滑坡-碎屑流基本特征及地质演化

2010-07-27凌晨,四川省汉源县万工集镇后山因持续暴雨而突发高位高速远程滑坡-碎屑流,最大滑程约1.4 km,启动时滑坡体约48×104m3,沿线裹挟和铲刮沟谷及其两侧边坡松散体,到达坡脚部位滑坡碎屑流体积增大至100×104m3,最终导致沿沟的双合村一组5户20名村民失踪及下游万工集镇部分房屋被掩埋而倾倒破坏。滑坡启动区发育于万工集镇后侧二蛮山大沟内,沟左侧为二叠系灰岩(P1y),顺坡倾向沟内;右侧为强风化的二叠系峨眉山玄武岩(P2β),节理极发育;沟内早期堆积物丰富,特别是沟上游还存在一大型古滑坡体;这些不稳定物源在有利地形条件及降雨诱发下极易形成滑坡。原始沟谷上游高位陡峭地形导致山体具备高位潜在势能,具备形成高位高速远程滑坡-碎屑流的地形条件。2010-07-24—26的降雨是触发此起特大灾害的主要原因,累计降雨量达163 mm,在水的作用下启程剧动并高速下滑。采用将今论古的地质方法,从地质构造、地层序列、岩体坡体结构及坡体变形等角度研究了二蛮山滑坡孕育的地质演化史,再现了滑坡区域历史时期中重要的地质活动过程。     

芦山地震汤家沟滑坡-碎屑流过程模拟

2013年4月20日四川省芦山县发生Ms7.0级强烈地震,诱发芦山县、天全县、宝兴县等多个县区2500多处崩塌、落石、滑坡、泥石流等次生灾害,但规模较小。天全县老杨乡汤家沟滑坡-碎屑流是此次地震诱发的最大一处滑坡,在地震作用下约有53万m~3的岩体自滑源区高速滑出。因剪出口下方山脊的阻挡作用滑体沿左右两侧发生分叉,此后分别沿春尖窝沟和干沟头沟高速运动,滑行约340 m和440 m后与各自沟谷侧壁发生撞击、爬坡解体为碎屑流,碰撞转向后继续向下滑行,总滑行距离约1.6 km,高程差约480 m。尽管关于芦山地震滑坡的研究很多,但对滑坡全过程动态模拟的研究较少。本文通过滑坡现场调查,解析了汤家沟滑坡的基本运动特征和滑体运动过程中发生的碰撞、铲刮、堆积等现象,并基于DAN3D动力分析软件,采用Friction-Voellmy复合模型反演了汤家沟滑坡运动全过程,得到了滑体的堆积、速度分布以及铲刮等特征。     

则木河断裂中段山体溃滑事件的临界动力强度

在现代地震较为平静的则木河断裂带中段,集中分布有一系列大型古滑坡,并具有高速、远程碎屑流等强动力特征,这些现象给人类进一步探索"大规模滑坡事件"提供了诸多思索和启发。以底古村附近﹑规模达3.7×10~8m~3的巨型古滑坡为研究对象,根据地质调查数据建立山体的岩体力学概念模型。运用具有模拟动力环境条件的离散元数值分析程序(UDEC),探明山体失稳的临界动力条件为a=0.6 g,之后陆续增大地震加速度(a分别为0.8 g、1.0 g、1.2 g、1.4 g、1.6 g),观察程序计算出不同加速度条件下的滑坡堆积状态可知,当a=1.6 g时滑坡堆积状态与当前地貌相符,进一步得出诱发山体发生高速远程碎屑流运动的初始加速度为a≥1.6 g(相当于Ⅺ度地震的动力强度)的基本结果。由此推论:该巨型滑坡事件是由强度超过Ⅺ度的地震所触发,近代地震活动极为平静的断裂带中段,历史上曾发生过Ⅺ度以上强烈地震。     

基于物质点法的新磨村滑坡动力特性分析

2017年6月24日,四川省茂县叠溪镇新磨村突发特大滑坡碎屑流灾害,造成大量人员伤亡及房屋损坏,针对该滑坡特征及成因机制,相关学者已经取得一定研究成果,然对其动力学过程与特征的认知还相对缺乏。为解决这一问题,本文引入兼具欧拉算法和拉格朗日算法优势,适用于大变形及长距运动模拟计算的物质点法进行模拟分析。通过分析滑坡全程位移时程曲线、速度时程曲线和等效塑性应变变化特征,揭示其动力演化过程。现场调查与模拟结果表明,崩滑体启动后呈整体运移,与下方坡体碰撞解体,转化为碎屑流,不同时刻同一位置的坡体形态、质点等效塑性应变发展趋势以及能量时程变化曲线均进一步反映碎屑流碰撞破碎和刮铲侵蚀的过程。数值模拟计算与Scheidegger提出的理论计算方法获得的碎屑流速度特征吻合,可以在一定程度上反映滑坡的致灾能力。模拟结果综合反映了滑坡启动及动力演化过程。     

坡面颗粒流开源软件TITAN2D的改进及应用

滑坡或崩塌碎屑流的泛滥范围和冲击力可以用颗粒薄层流模型进行数值模拟研究。薄层流模型是将流体力学的质量守恒和动量守恒方程在深度方向平均后所得的近似方程组,因其在分析上的简化而广受重视。近年来基于颗粒薄层流模型(以Savage-Hutter模型为代表)的模拟研究取得大量进展,但相应的能够模拟自然地形上碎屑流的开源软件尚不多见。2007年美国纽约州立布法罗大学公开了一款结合颗粒薄层流模型和地理信息系统(GIS)的开源软件TITAN2D。在此,将TITAN2D中原来的HLL通量修改为耗散更小的HLLC通量,并增加了颗粒材料的停止准则。通过简单的颗粒堆积物和溃坝问题,验证了软件改进的有效性。进一步,利用中科院科学数据服务平台的DEM数据对重庆武隆鸡尾山滑坡、舟曲泥石流用干颗粒流进行数值模拟。通过调节底面摩擦角可以使计算结果大概反映实际灾害的泛滥范围,表明该软件值得进一步改进与发展。     

滑坡碎屑流运动参数与影响因素敏感度研究

现场调查的数据分析表明:同等规模体积的中、小型滑坡碎屑流的运动参数存在较大的差异,这些参数的差异源于滑坡体积、岩土体特性和地形条件耦合作用的结果,理论分析和数值计算常常不能完全解释其机理。因此,在模型试验的基础上,运用极差、方差分析等方法,探讨了滑坡碎屑流的体积、颗粒级配和斜坡坡度对坡脚下的水平运动距离、等效摩擦系数的影响。研究表明:滑坡碎屑流体积在同等规模等级和相同的落差条件下,3种因素对坡脚下水平运动距离的影响大小依次为颗粒级配、斜坡坡度和体积。颗粒级配对碎屑流坡脚下的水平运动距离的影响非常显著,而同等规模内变化的体积的影响不显著。因素对等效摩擦系数的影响大小顺序为斜坡坡度、颗粒级配和体积。坡度对碎屑流等效摩擦系数的影响非常显著,而同等规模内变化的体积的影响不显著。     

基于SPH法的岩崩碎屑流与防护结构相互作用分析

基于SPH(光滑粒子动力学法)开展岩崩碎屑流与防护结构相互作用研究,并与干颗粒材料的水槽流砂试验进行验证分析,在此基础上优化防护结构设计。结果表明:岩崩碎屑流的运动和堆积受水槽的倾角和挡板的影响,挡板高度较小时,挡板对颗粒物质的堆积影响很小,颗粒物质较易翻越挡板,继续向前运动堆积,挡板后部几乎形不成保护带,而伴随挡板高度增加,更多的颗粒不能轻易越过挡板,大部分从挡板两侧越过,在挡板后形成一个保护带。水槽的挡板周围碎屑流沿深度部面的速度图伴随深度变化而变化。研究结果可为山区岩崩滚石灾害多发带防护结构设计提供技术依据。     

重庆万盛煤矸石山自燃爆炸型滑坡碎屑流成因探讨

2 0 0 4 - 0 5 - 0 5重庆万盛胡家沟煤矸石山发生滑坡碎屑流灾害。灾害发生时,伴随巨大的响声和刺鼻气味,约2 0×10 4m3 煤矸石碎屑以极高初始速度崩滑而下,滑体横扫运动途中一切障碍,垂直坡降32 0m ,水平运动距离6 0 0m。造成重大人员和财产损失。通过实地考察和实验研究,作者认为煤矸石山中硫铁矿和碳氧化物升温,煤矸石山自燃、内部热量大量积聚所导致的煤矸石山的爆炸,是使大量矸石脱离矸石山形成此次煤矸石高速滑坡碎屑流灾害的主要原因     

岩土体颗粒级配对滑坡碎屑流冲击作用的影响研究

滑体的运动、堆积及冲击力等因素决定了滑坡碎屑流的致灾程度,不同粒径大小及组成的颗粒在运动过程中,产生碰撞、摩擦、跳跃等作用,影响着滑坡碎屑流的致灾程度。运用三维离散元素法,对比模型试验,以控制粒径为参数,探讨岩土体不同级配对滑体的堆积形态、运动速度及冲击力等动力学特征的影响。研究结果表明:各滑体模型运移堆积过程中均呈现出显著的反序分离特性;对于控制粒径相同,而颗粒级配不同的初始滑体,虽然堆积形态基本一致,但细小碎屑颗粒增大了滑体的运动速度,大粒径块石增加了滑体冲击力;在不同的控制粒径下,控制粒径越大,滑体流动性越强,滑体平均速度峰值和冲击力峰值越大;细小碎屑物质的反序现象会增大滑体动能,其显著的摩擦耗能作用会缩减滑体冲击能,粗大块石促进了滑体内部的能量传递,增大滑体冲击力。     

Reconstructing the development of the geosystems of the Primorsky Range during the latter half of the Holocene

We examine the sequence of changes in the structure of the geosystems of the Primorsky Range (Baikal region) for the last 6000 years, based on a continuous recording of fluctuations of the vegetation reconstructed from spore-pollen complexes of a high peat bog. We determined the chronological timeframe of paleogeographical events. The study showed that there occurred a radical structure transformation of the geosystems in the mid-late Holocene, along with a recurrence of similar landscape transformations caused by the instability of natural conditions.     

On the origin of the seismic anisotropy of the lithosphere

Summary. It is known that flow in the mantle can produce preferred orientation in olivine crystals with seismic anisotropy as a consequence. Flow in the subcrustal lithosphere is unlikely because of the high viscosity. Lenses of high temperature and low-viscosity ( anomalous mantle ) are located under the crust in many tectonically active regions, and viscous flow can easily arise in such material resulting in seismic anisotropy. After cooling, such anomalous mantle acquires high viscosity and becomes incorporated into the lithospheric layer preserving the anisotropy produced by the flows which existed previously. The interaction of the stresses with cracks in the upper crust can be one of the causes of anisotropy in this layer.     

对沙漠化农田能转化效率及潜力的分析

我国北方东起黑龙江省嫩江地区, 吉林白城地区及辽宁西部, 包括内蒙兴安盟东南、哲里木、昭乌达、锡林郭勒、乌兰察布、伊克昭等盟的大部地区, 直至河北坝上、陕西榆林北部约26.7万平方公里的幅员范围内, 由于自然条件的特殊性(地表组成物质质地松散、沙粒成分比重很大及气候干旱、多大风, 且年内季风与周期性干旱相吻合), 加上人类不合理开发活动的影响, 成为我国目前沙漠化发展最活跃的地区, 其沙漠化土地近16.5万平方公里, 占全区总面积的61.5%。该地区有较长的经济开发史, 农、牧业相互影响, 交错分布的情况, 在历史上业已形成。据粗略统计, 该区范围内, 有旱作耕地近5, 000万亩, 多以传统的粗放的撂荒种植制进行经营, 长年遭受不同程度的风沙危害, 属于生产水平较为低下的农田类型。这些农田急待整治, 以便提高生产力。由于本区年均降水量在350-450毫米之间, 客观上具有发展旱作农业的可能性。如能合理经营、科学利用其自然资源, 将可能发展成为农、牧业结合的发达地区。从而对我国北方地区农业发展起促进作用。为了深化对沙漠化农田的认识, 揭示其生态失调的实质, 本文将就生态系统观点对其进行分析以寻求有效的整治沙漠化农田的途径。     

Direct determination of the characteristics of the currents responsible for the geomagnetic anomaly of the Rhinegraben

Summary. Previous geomagnetic measurements in the Rhinegraben have led us to assume that the responsible currents have the properties of direct currents and that they all flow in the sediments filling the graben. In order to verify these conclusions, we have performed measurements in a mine at a depth of 650 m. By comparing the field simultaneously recorded at the surface, in the mine and at the reference station, it is possible to deduce that the anomalous currents have the above mentioned properties.     

城市化的开发区模式研究

我国许多城市通过开发区建设,在短时间内完成了产业和人口的集聚,实现了城市地域空间和人口规模的跳跃性增长和产业结构的转型。由于在这种城市空间增长过程中,开发区建设起了决定作用,因此,这种以开发区带动整个地区城市化的方式可称为"开发区模式"。开发区驱动城市化的机制表现在开发区自身区域的城市化和开发区带动周围农村地区城市化两个层面,并具有快速跳跃性、外驱性和不稳定性、人为性、经济增长模式的单一性和基础设施建设的高标准性等特征。针对开发区建设中出现的问题,提出了促进其健康发展的建议。     

Transformation of the vegetation cover in the zone of air emissions from the enterprises of the city of Norilsk

The influence of air emissions from the enterprises of the city of Norilsk on the vegetation cover of adjacent territories was revealed. The categories of resistance of some plant species and communities to technogenic loads have been ascertained. The protective role of overmoistening of habitats was observed for plants.     

Chemical composition of waters and the phytoplankton of the lakes within the delta of the Selenga river

Field observations showed that the characteristics of chemical composition of waters and the development of plankton algae in the lakes within the delta of the Selenga river are determined by their flowage. The most open Lake Nekipelovskoe communicates with the Selenga outlets throughout a year, and Lake Zavernyaikha only at the period of an open channel. Lake Semenovskoe and Lake Khlystov Zaton are located in the islands and are isolated from the outlets. According to composition of main ions, the lakes under investigation refer to the hydrocarbonate class, the calcium group. The sum of ions in the water of Lake Nekipelovskoe approaches the one in the Selenga (86?221 mg/dm³), and the highest sums of ions were recorded in the wintertime in the lakes isolated from the outlets (446?743 mg/dm³). The lakes of the delta are characterized by a high trophicity. The maximum concentrations of total phosphorus in Lake Nekipelovskoe and Lake Zavernyaikha were 68 and 122 μg mg/dm³, and in Lake Semenovskoe and Lake Khlystov Zaton ?0.8 and ?0.63 μg mg/dm³, respectively. The most intense development of algae is observed in Lake Zavernyaikha, which is due to the high population of Baikal endemics. Lake Zavernyaikha showed a close negative correlation between the concentration of NO ₃ ^? , mineral phosphorus and phytoplankton biomass; the correlation coefficient was ?0.8 and ?0.63, respectively. The lakes exhibited increased contents readily hydrolysable organic matter, and a decrease in dissolved oxygen concentration in winter; hydrogen sulfide was repeatedly recorded in Lake Khlystov Zaton. The water quality in the lakes during the springtime varies from “quite clean” to “weakly polluted”; at low-water periods, especially in winters, it can drop to the category of “exceedingly dirty”. The water quality of the Selenga can be influenced by the lakes during spring floods when material accumulated during the wintertime is transported to the river outlets and further to Lake Baikal.