高速远程滑坡-碎屑流超前冲击气浪分析

为定量模拟文家沟高速远程滑坡-碎屑流运动过程中所产生的超前冲击气浪的分布和变化规律,采用计算流体力学软件FLUENT,通过用户自定义接口在滑坡运动的不同阶段分别引入Friction和Voellmy流变模型定义滑坡-碎屑流所受的运动阻力,反演了文家沟高速远程滑坡-碎屑流运动的全过程并与滑坡实际运动特征对比的同时,模拟了其超前冲击气浪的速度和相对压力分布,并对其产生机理进行了分析。结果表明:(1)文家沟滑坡-碎屑流共经历约210 s,碎屑流引起的超前冲击气浪主要分布于其前方、上方和两侧,最大速度约35 m/s,最大相对压强约2.2 k Pa;(2)气浪相对压力峰值出现于近地面处并随高度增加迅速减小,当离地面高度超过600 m时趋近于0;(3)地形起伏对于超前冲击气浪相对压力分布有明显影响;当滑体前方出现陡立壁面时,气浪压力陡升。     

论崩塌滑坡—碎屑流高速远程问题

高速远程崩塌滑坡—碎屑流具有规模大、速度快、滑程远、多态化、常转向、冲程多、冲击性和摧毁性等特征。崩塌或滑坡高速远程实质上是其解体后的碎屑流运动形式。碎屑流高速远程与崩塌滑坡规模、物质成分结构、地形高差、沟道形态和引发因素及运动路经的环境等因素密切相关。崩塌滑坡变形破坏形式一般显示为蠕动—拉裂—剪断—滑移—冲出—解体—碎屑流化的过程。崩塌滑坡形成机理主要基于残余强度、蠕变作用和孔隙水压力等理论认识进行解释。碎屑流运动机理主要立足于势能动能转化传递、气体浮托和颗粒流运动理论予以解释。动势能转化、气体浮托作用和颗粒流运动三种解释是层次不同、相互补充的关系,不是彼此独立的。基于成年人在复杂地形下能够奔跑逃生,崩塌滑坡—碎屑流前锋的运动速度5m/s作为高速运动的下限值是比较合理的。崩塌滑坡—碎屑流区域的前后缘高差(H)与前后缘水平距离(L)的比值小于0.4或L/H值大于2.5可作为其远程运动的判据。崩塌滑坡—碎屑流成灾模式包括直接压覆、解体推挤、碰撞冲击、气浪吹袭、激流涌浪、堰塞湖淹没与滑坡坝溃决—洪水泥石流等多种形式。     

强震触发大光包巨型滑坡运动特征研究

文章主要研究了在强震触发下大光包滑坡在不同下滑阶段的运动特征以及响应速度问题。强震作用触发大光包滑坡体启程剧冲,继而在重力作用下沿滑面加速下滑,而后又与山体碰撞转化为碎屑流,整个运动过程中有明显的岩体抛射、前缘岩体反翘超覆以及岩块"推挤出槽"等现象。根据其运动特征,将滑体运动过程分为三个阶段,分别为主体滑动阶段、次级滑动阶段、碎屑流运动阶段,并运用静力分析法、能量法、碎屑流运动理论等对各个运动阶段的速度进行了研究。理论计算得到滑体剧冲速度为8.9m/s,主体滑动段末速度为37.0m/s,最大速度大于96.3m/s,碎屑流沿黄洞子沟和川林沟流动,分别运移了1.6km和1.3km后停止。     

汶川地震诱发文家沟巨型滑坡-碎屑流基本特征及成因机制初步分析

2008年5月12日,汶川M8.0地震在四川省绵竹市清平乡文家沟内诱发一巨型滑坡。通过现场调查得知,滑坡前后缘高差455m,厚度20~30m,滑面为基岩层面,初始方量2.750×107m3。滑体在运动中转化为碎屑流。滑坡-碎屑流总的水平运动距离为4022m,垂直运动距离为1443m,遗留的堆积物体积达5×107m3。滑坡距映秀—北川断裂仅3.6km,位于其下盘,地震烈度达X I度。滑坡导致文家沟中48人遇害,并形成一条完整的地震次生地质灾害链。初步分析表明滑坡启动速度快,滑坡向碎屑流转化过程明显、地点明确。碎屑流运动过程复杂,伴有强烈的"气垫效应"和"前缘气浪冲击效应"。作者认为,文家沟滑坡的高启动速度是长持时强烈地震动作用的结果,与山体的猛烈碰撞是导致滑体解体并转化为碎屑流的原因。     

大型厚层崩滑体运动特征模拟研究:以重庆武隆县羊角场镇大巷危岩为例

高速远程滑坡-碎屑流是大型危岩体失稳破坏的主要成灾模式之一,它具有启动速度快、运动距离远、覆盖范围广的特点,具有极强破坏性,预测分析大型危岩体的运动特征具有重要的研究意义。文中选取重庆武隆县羊角场镇大巷危岩为研究对象,通过调查危岩体所处的地质地貌条件和危岩体发育特征,分析总结其潜在失稳模式和失稳后运动过程,利用DAN3D动力分析软件,参考鸡尾山滑坡反演分析的流变模型和参数,对危岩失稳后形成滑坡-碎屑流的运动学特征进行预测分析。模拟结果表明:(1)大巷危岩失稳后运动过程可分为启动、偏转抛出、碰撞铲刮和远程堆积4个阶段,运动时间约为220s,形成滑坡-碎屑流的滑程为2 500m;(2)大巷危岩滑体方量530×104 m3,滑后堆积体方量790×104 m3,堆积体水平长约1 680m,平均厚度约为6m,铲刮最大厚度为8m,碎屑流运动过程中最大速度为60m/s;(3)碎屑流可穿过羊角场镇城区抵达乌江,说明羊角场镇城区在大巷危岩的危害范围内;(4)文中的模拟计算结果可为高速远程滑坡-碎屑流的危险性定量评价研究提供依据。     

新疆维吾尔自治区乌恰县康苏红层崩塌运动学特征研究

以新疆维吾尔自治区乌恰县康苏红层崩塌为例, 基于DAN-W运动学模型进行了红层崩塌碎屑流空间预测评价, 同时根据无人机航拍图和野外地质现场调查, 结合崩塌研究区的工程地质要素, 分析该崩塌的形成特征和失稳模式。结果表明:该崩塌为拉裂式崩塌, 主要受危岩体岩性组合和坡体结构面组合控制, 其孕灾模式为差异风化阶段→岩体结构变形破坏阶段→悬挑危岩阶段→崩塌失稳落下阶段, 具有典型的碎屑流运动特征。同时利用动力学模型软件DAN-W对该崩塌碎屑流的运动过程进行计算, 得到崩塌碎屑流的运动时长约为50 s, 堆积体平均厚度达到2 m, 最大速度为11.5 m·s-1, 冲击最远距离达到315 m, 与实际情况相符。表明DAN-W模型可以用来分析红层崩塌碎屑流的动力学灾害效应, 为红层地区类似的潜在崩塌碎屑流灾害的形成特征和运动效应分析提供借鉴。     

德钦县城直溪河泥石流成灾模式及运动过程模拟

云南省德钦县曾多次暴发较大规模的泥石流,是云南遭受地质灾害最严重的地区之一。根据直溪河泥石流的分区、物源、流体和堆积等特征,首先确定了直溪河泥石流的5种成灾模式:崩塌-碎屑流、岩质滑坡-碎屑流、土石混合体滑坡-碎屑流、松散堆积层-基岩接触面滑坡-碎屑流和松散堆积层内滑坡-碎屑流;其次,采用FLO-2D模型对直溪河在10年、20年、50年和100年一遇暴雨周期下发生泥石流时的运动情况进行模拟,定量分析了不同降雨重现期的最大流速、最大堆积深度、冲出沟口堆积距离和体积规模。结果表明:该泥石流暴发时具有启动加速度大、流速快、破坏力强、流通区长的特点;当100年一遇的泥石流发生时,其最大流速达到了3.07 m/s;最大泥深为2.27 m;泥石流冲出方量为84419 m3;致灾面积达到91600 m2。研究结果可为直溪河泥石流灾害防治与治理提供数据参考,为德钦县防灾减灾工程设计提供依据。     

贵州省六盘水水城高位远程滑坡流态化运动过程分析

高位远程滑坡是中国西南山区常见的一类灾难性地质灾害,其发生往往伴随有碰撞解体效应,导致滑体碎裂化,转化为碎屑流或泥石流,具有流化运动堆积的特征。2019年7月23日发生于中国贵州省六盘水市水城县的鸡场镇滑坡是典型的高位远程流态化滑坡,滑坡前后缘高差430 m,水平运动距离1340 m,堆积体体积200×104 m3,导致21幢房屋被掩埋,51人遇难。基于野外详细调查和滑前滑后地形对比,采用DAN-W软件对水城滑坡的整个运动堆积过程进行了模拟,结果显示:水城滑坡在滑源区残留堆积体厚度最大为27 m,堆积区最大堆积厚度为15 m,滑坡碎屑流前缘最大运动速度为27 m/s,最大动能为6.57×106 J;滑坡高位剪出,由于势能转化为动能,滑坡快速达到速度峰值,并铲刮地表松散土层;由于强降雨,滑体高速运动使基底孔隙水来不及排出,导致基底摩擦力下降,降低能量损耗,滑体解体促进颗粒流化运动,减少了摩擦,也是滑坡远程运动的重要原因。      

新疆伊宁克孜勒赛黄土滑坡堵溃型泥石流成灾模式

2017年4月2日凌晨,新疆伊宁县喀拉亚尕奇乡境内由于持续降雨,诱发黄土滑坡堵溃型泥石流灾害,造成直接经济损失50余万元。本文在查明滑坡堵溃型泥石流形成条件、成灾模式基础上,分析了克孜勒赛沟泥石流静力学和运动特征,得出如下结论:(1)此次滑坡堵溃型泥石流成灾模式为:持续降雨→黄土斜坡变形破坏→滑坡滑入沟道形成堰塞坝→堰塞坝溃决形成泥石流;(2) 3#、4#、5#、6#和7#滑坡堰塞坝溃决洪峰流量分别为5. 4 m3/s、10. 1 m3/s、49. 5 m3/s和30. 3 m3/s;(3)泥石流断面流速为1. 88～3. 50 m/s,断面流量为4. 51～41. 39 m3/s,泥石流堆积扇最大长度263. 1m,最大宽度212. 6 m。调查研究结论对克孜勒赛沟滑坡堵溃型泥石流的防治具有现实意义,并提出了针对性的防灾减灾建议。 更多还原     

贵州水城“7.23”高位远程滑坡冲击铲刮效应分析

以2019年贵州水城“7.23”滑坡为例,采用现场调查、无人机航测和数值模拟技术,分析了滑坡的运动过程和冲击铲刮特征,结果表明:（1）水城“7.23”滑坡属典型的高位远程滑坡,滑体高位启动后冲击下方凸起山脊,铲刮地表残坡积土层,并解体形成碎屑流,最大铲刮深度可达11 m;（2）模拟结果显示,滑坡运动最大速度为30 m?s-1,最大动能达8 900 kJ,铲刮体积达46×104 m3,最终体积为116×104 m3,灾害放大效应明显;（3）水城滑坡的冲击铲刮过程可分为冲击嵌入→剪切推覆→裹挟混合三个阶段。      

Formation mechanism and evolution process of the Chada rock avalanche in Southeast Tibet,China

The Chada rock avalanche is a prehistoric high-elevation giant rock landslide located in the Boshula Mountains, Lhorong County, Southeast Tibet. It is composed of conglomerates with a volume of 6.62?×?10⁶ m³ and has a height difference of 1450 m and a transport distance of 3155 m. The accumulational landform shows characteristics indicating rock avalanches. With a unique red conglomerate as the marker of landslide movement, we combined the results of geological surveys, aerial surveys, and engineering geological drilling to determine the entrainment and geomorphic features of the rock avalanche. The rock avalanche was divided into the main scarp, entrainment zone (residual deposit, mixed deposit, and impact fragmentation areas), transport zone (compressed, local landslide, and longitudinal ridge areas), and deposit zone. The sequence of deposits in the valley indicates that the rock avalanche formed before the first-stage terrace and after the second-stage terrace. Combined with 3D numerical simulation, four movement stages were obtained: (1) the rock mass was broken and disintegrated due to progressive failure, initiating high-speed sliding; (2) the sliding mass scraped the thick previous slope material and formed oblique ridges by forward extrusion and lateral friction; (3) the 4.95?×?10⁶ m³ sliding mass was compressed and decelerated to form bending ridges, and the 1.67?×?10⁶ m³ sliding mass continued to move through the channel; and (4) the sliding mass extended to form longitudinal ridges in the channel and hummocks in the valley. The rock avalanche accelerated three times and decelerated three times during its motion.

     

青藏高原察达高速远程滑坡运动过程与形成机理

为了了解青藏高原察达高速远程滑坡的运动过程与形成机理,运用遥感测绘、无人机地形测绘和现场勘查资料对滑坡进行分区,对滑坡形成机理进行研究,并利用PFC2D数值模拟对地震工况下滑坡运动过程进行模拟.将察达高速远程滑坡分为源区,流通区和堆积区;数值模拟结果得到滑坡平均运动速度为15~20 m/s,运动时间150 s,最大运动距离为2 800 m.察达滑坡为地震条件下诱发的高速远程滑坡,源区砾岩对上部堆积体后缘铲刮推移,使得上部堆积体产生整体变形,其运动过程可分为崩滑→铲刮→滑移→堆积4个阶段.      

Dynamic process of the Wenjiagou rock landslide in Sichuan Province,China

A rock avalanche is a geological event that is always sudden, rapid and with a long run-out, and can result in large loss of lives and property. The Wenjiagou rock avalanche was a high-speed rock landslide caused by a strong earthquake, in Mianzhu, Sichuan Province, southwest China. In this study, we reproduce the movement and deposition processes of the sliding mass by numerical simulation. We analyze the effects of the friction coefficient of each slip surface and the strength of the parallel bonds and contact stiffness between particles on the dynamic process and deposit features using three-dimensional particle flow code (PFC3D). The simulation results agree with the field measurements when the friction coefficient is 0.2, parallel bond strength is 2 MPa, and contact stiffness is 2?×?10⁸ kN/m. The landslide lasted about 115 s from the initial movement to the final deposition at the exit of the valley. The maximum velocity of the sliding mass was 114 m/s.     

2013年7月10日四川省都江堰三溪村五里坡特大滑坡灾害遥感调查及成因机制浅析

2013年7月10日上午10时30分左右,四川省都江堰市中兴镇三溪村五里坡发生大规模山体滑坡。约264104m3的山体在前期降雨的影响下启动,在短短2min内将滑坡体下方约500m处的11户农家乐吞噬,造成44人死亡, 117人失踪,大量农户房屋受损。本文采用三期遥感数据源,分别对滑坡发生前的孕灾环境条件、滑坡早期变形特征及滑后发育特征等内容进行解译; 同时结合无人机航空摄影、地形测绘及地面调查手段,对滑坡发育的地层岩性、结构面产状、节理发育情况等内容进行现场验证; 在此基础上对滑坡成因机制及运动破坏模式进行分析。结果表明,五里坡滑坡是在较好的临空条件和结构面的有效组合条件下,受强降雨条件激发形成的灾害。在持续强降雨作用下,与母岩分割开来的滑动块体,在动水压力作用下,沿底层滑面向临空方向滑动。在越过前缘约36m高的陡坎后,运动方式转变为崩滑运动,滑坡体经瞬间加速并撞击碎裂化,形成高速运动的滑坡碎屑流。在此过程中,中途伴随着洪水汇入,滑坡碎屑流又进一步转化为泥石流,最终形成滑坡-碎屑流-泥石流的链式成灾模式。其运动和破坏模式较为典型,值得深入研究。     

Characteristics and numerical runout modelling of a catastrophic rock avalanche triggered by the Wenchuan earthquake in the Wenjia valley,Mianzhu, Sichuan,China

The 2008 Wenchuan earthquake triggered more than 100 rock avalanches with volumes greater than 10 million cubic metres. The rock avalanche with the longest runout amongst these destructive landslides occurred in the Wenjia valley, Mianzhu, Sichuan, China. The landslide involved the failure of about 27.5 million cubic metres of sandstone from the source area. The displaced material travelled about 4,170 m with an elevation descent of about 1,360 m, equivalent to a fahrböschung of 16.9° and covered an area of 1.5 million square metres, with the final deposited volume of approximately 49 million cubic metres. The catastrophic event destroyed the village of Yanjing, killed 48 people and buried some houses at the mouth of the Wenjia valley. On the basis of a detailed field investigation, we introduce basic characteristics of the rock avalanche and find that the rock avalanche resulted in two run-ups and a superelevation along the runout path, and downslope enlargement due to the entrainment of path materials. A numerical model (DAN3D) is used to simulate the post-failure behaviour of the rock avalanche. By means of trial and error, a combination of the frictional model and Voellmy model is found to provide the best performance in simulating this rock avalanche. The simulation results reveal that the rock avalanche had a duration of about 240 s and an average velocity of 17.4 m/s.     

西藏加查拉岗村巨型古滑坡发育特征与形成机理研究

青藏高原地质构造活跃,内外动力作用强烈,加之气候异常变化,区内大型滑坡发育。以雅鲁藏布江断裂附近新发现的拉岗村古滑坡为研究对象,在现场调查、槽探揭露、地质测年和工程地质分析等基础上,对其发育特征及成因机制进行了分析研究。研究表明,(1)拉岗村滑坡属巨型岩质滑坡,体积达3.6×107 m3,最大水平滑动距离约3050m,滑坡后壁与堆积体前缘高差达965m,最大运动速率达78.1m/s,具明显高速远程特征;(2)受冷冻风化和冰体"楔劈"作用影响,滑坡后部岩体崩裂,全新世以来气候变化冰川逐渐消退,融雪降水入渗加剧劣化岩体结构,降低岩体强度;(3)根据14 C和10Be测年结果,拉岗村古滑坡形成于距今4140~9675a,沿雅鲁藏布江断裂发生的强震可能是该滑坡的直接诱因,岩体受到地震抛掷力作用,原有节理裂隙和新生破裂面发生张剪-拉裂破坏迅速贯通,首先沿断裂附近碎裂结构岩体发生破坏,上部岩体随之失稳并高速下滑。该研究可为认识青藏高原断裂带内大型古滑坡的形成机理提供借鉴。     

汶川八级地震滑坡特征分析

汶川地震诱发的15000多处滑坡明显受地震断裂控制,主要沿龙门山主中央断裂带和后山断裂带展布,沿龙门山主中央断裂带汶川映秀安县高川北川陈家坝平武南坝一线,滑坡面密度大于50%以上,最大可达70%。沿断裂带形成了大量的松动山体,在暴雨期间极易发生滑坡、泥石流灾害,对灾后重建构成严重威胁。据初步调查,汶川地震触发的体积最大的滑坡是位于主中央断裂带上的安县高川大光包滑坡,滑动距离长4500m,滑坡堆积体长2800m,宽1700~2200m,最大厚度达580m,若以平均厚度200m计,体积达11亿m3为我国已发生的单体滑坡之最。与常见滑坡明显不同的是,汶川地震极震区滑坡的滑床往往不具连续完整的滑面,剪出口滑坡特征不明显,呈现明显的尖点突起或边缘突出特征,反映出上部滑体被地震力振动解体,甚至抛掷后与下部滑床边缘发生撞击。以阶型滑坡、凸型滑坡、勺型崩滑、座落型（振胀型）滑坡和巨大滚石5种类型最为典型。根据强震地面运动纪录和大量实例调查表明,在汶川地震极震区,触发滑坡的地震竖向力作用是非常明显的,大量滑坡经历了初始斜坡（风化碎裂岩体）地震抛掷撞击崩裂高速滑流的作用过程。     

A giant avalanche on K2 mount,Karakorum

On September 16th, 1986, an ice avalanche from a hanging glacier near the K2 peak at 7800 m asl, Karakorum, triggered a massive avalanche of ice and snow. Ice and snow, impacting on the path, formed a dust cloud at the advancing tip. Grounding on the firn basin surface, ice and snow broke into fine powder and covered the whole basin. Fine powder of the dust cloud rose up to 500–600 m and drifted 4–5 km away. On the basis of field observations and measurements, topography and weather, conditions of the avalanche formation are analyzed. Judging by the data obtained, the avalanche was extremely large, its vertical descend being 2500 m, the maximum motion speed 124 m/s, volume of the avalanche mass 2 × 10⁵ m³ to 10⁷ m³, and impact pressure, as the avalanche grounded, 2.3 × 10⁶ Pa. It could have been one of the largest avalanches ever recorded, causing danger for mountaineering and expedition activities in this area.     

Dynamics of the Niumiangou Creek rock avalanche triggered by 2008 Ms 8.0 Wenchuan earthquake, Sichuan, China

The Niumiangou Creek rock avalanche was triggered by an M_s 8.0 earthquake that happened on 12 May 2008 in the Sichuan Province, China. The rock avalanche traveled a horizontal distance of 3.0 km over a vertical elevation difference of 0.89 km, equivalent to a coefficient of friction of only 0.29. The travel path of the rock avalanche can be divided into three segments: (1) failing and disintegrating, (2) flying, (3) flowing. In the failing and disintegrating segment, the rock slope failed because of the coupled action of horizontal and vertical force of the earthquake, then smashed into the opposite mountain and disintegrated. In the flying segment, the disintegrating rock mass changed direction and flew into the Lianhuaxin Creek, which was different from the previous research results that concluded rock debris flowed in Lianhuaxin Creek. A great amount of air trapped and compressed under the rock debris acted as air cushion and supported the rock debris to fly a further distance. In the flowing segment, the rock debris flowed on the ground surface in Niumiangou Creek. The flowing velocity has been estimated from the maximum elevation and runup according to the damaged trimlines of the debris. The saturated fine material in Niumiangou Creek entrained by the failed debris mass is thought to have contributed to the long runout of the debris. The Niumiangou Creek rock avalanche is one of the three longest rock avalanches triggered by Wenchuan earthquake. The conclusions of the paper have implications for hazard assessment of potential rock avalanches in the earthquake area and the other similar mountainous area in west China.     

梅里雪山1991年和2019年雪崩事件重建及影响因素分析北大核心CSCD

梅里雪山雪崩多发,但缺乏系统监测和研究。1991年1月3日梅里雪山发生了造成中日联合登山队17名队员遇难的巨大雪崩事件。2019年安装在明永冰川末端附近的物候相机拍摄到临近梅里雪山明永冰川的一次雪崩事件。两次事件类型不同,这对我们进行雪崩预测预警有良好的指示作用。本研究以RAMMS(Rapid Mass Movement System)模型为手段,利用经验值和经验公式确定影响模拟结果的主要模型参数和积雪可能断裂深度,在优化分析的基础上,对两次雪崩事件进行重建,定量分析雪崩堆积量、堆积范围等。结果显示:1991年雪崩共持续了192s,雪崩体从海拔5730m处断裂,沿坡面崩塌而下最终堆积在海拔约5000m的冰川粒雪盆地区,形成面积为0.6km^(2),体积约67×10^(4)m^(3)的堆积体。2019年雪崩共持续了158s,雪崩流最大高度35.91m,最大速度79.34m·s,堆积量76.2×10^(4)m^(3),雪崩堆积范围与野外观测到的一致。两次雪崩事件发生地位于雪崩极高危险区和高危险区,在一定程度上验证了风险评估的准确性。研究结果可为梅里雪山地区未来潜在雪崩灾害的风险评估提供依据,为雪崩预测预警提供良好的参考。