东河口高速远程滑坡-碎屑流全程动力特性模拟

高速远程滑坡-碎屑流具有速度快、滑程远、冲击破坏力强等特点,是一种危害性极大的地质灾害,往往会造成严重的生命财产损失。汶川地震后,国内学者对高速远程滑坡-碎屑流的研究取得了大量前瞻性成果,但由于此类滑坡自身的复杂性,目前为止尚未取得公认的研究成果。为了进一步揭示高速远程-碎屑流效应机理,本文以汶川地震触发的青川东河口滑坡-碎屑流为例,通过滑坡动力分析软件DAN-W分别建立了摩擦模型、Voellmy模型和F-V等3种不同的滑坡数值模型,对东河口滑坡-碎屑流的运动距离、不同时刻运动速度特性、堆积物分布规律及滑坡堆积体积进行了模拟,同时对滑坡运动时间进行了估算。模拟结果表明:根据高速远程滑坡-碎屑流不同运动阶段选择不同的流变模型分析的结果更加合理。摩擦流变模型对运动距离的模拟结果小于滑坡的实际滑程,适于模拟滑体整体性好的启程和近程运动阶段; Voellmy 流变模型对滑体的运动距离模拟效果很好,但对速度的分析结果偏大,适合模拟滑坡远程碎屑流运动阶段; F-V双流变模型对滑坡运动特性模拟效果最佳,并给出了选取东河口滑坡-碎屑流数值模型的最佳流变参数,摩擦角φ=18°,摩擦系数μ=0.1,湍流系数ξ=400m·s-2。     

汶川地震触发文家沟高速远程滑坡-碎屑流成因机理分析

文家沟高速远程滑坡-碎屑流位于映秀北川断裂带与灌县安县断裂带夹持的文家沟向斜断块中,地震断裂的强烈活动引起的振动效应是形成滑坡的先决条件。滑坡源区顶端与文家沟沟口高差约1360m,突兀山体下临深切峡谷的地形使地震动荷载在山脊部位的放大效应显著,并直接导致坡体破坏; 滑坡源区的地震动加速度3分量峰值分别为aEW=2.4g,aNS=2.3g,aUP=1.2g。D2gn观雾山组石灰岩斜坡具有强度渐进式分层结构,坡体表层以下约50m内的结构相对松散的残坡积层~新鲜岩体上部无法抵抗地震纵横波的周期性拉压与剪切耦合作用,被切割成为初始滑体; 滑体在第八级台地边缘高位剪出后,在文家沟上游地区最高滑移速度约介于93m s-1~122m s-1之间。滑体上部的干碎屑流在两处路径转折端瞬间压缩沟谷内的圈闭气体,形成明显的气垫效应,滑体下部泥石流底层液化和颗粒有效动摩擦系数随剪切速度增大而减小的效应都是导致碎屑流体高速远程滑移的关键; 同时,碎屑物流通过程中还伴有明显的岸坡铲刮与翻越效应、以及树木摧削效应。汶川地震后截至2009年9月,降雨诱发碎屑堆积物形成多次泥石流,反映了地震地质灾害的链生性和长期性。     

贵州关岭大寨高速远程滑坡碎屑流研究

2010年6月28日,贵州关岭因突降暴雨发生高速远程滑坡,滑程约1.5km,体积约174.9万m3,两个村组被毁,99人遇难。滑坡区位于西南地区常见的煤系地层区,上部为灰岩、白云岩,中部为相对较缓的砂岩地层,下部为页岩、泥岩地层,局部含煤,具有上硬下软的山体地质结构和上部富水下部隔水的水文地质结构,极易形成滑坡地质灾害。从地形上看,斜坡上陡下缓,形似靴状地形,上部陡峭地形导致山体易于失稳,而中下部开阔伸展良好的沟谷提供了远程的运动条件,较大的势能向动能的转化,容易形成高速远程滑坡碎屑流。6月27日和28日的降雨是触发此起特大灾害的主要原因,其24h降雨量达310mm,超过了当地近60a来的气象记录,分析表明,降雨产生的沟谷径流量是平时强降雨(100～150mmd-1)的沟谷径流的2倍之上,一是在滑源区砂岩裂隙岩体中形成静水压力和渗透压力,触使滑坡的失稳下滑; 二是在沟谷中产生地表径流,为碎屑流远程流动形成饱水下垫面,导致了碎屑流流动距离和速度的显著增加。近年来随着极端强降雨等灾害性天气的重现期缩短,高速远程滑坡造成的群死群伤特大地质灾害在我国呈逐渐增加趋势,应加强对这种灾害类型的调查与防范,特别是要进行滑坡安全避让范围和逃逸速度的研究。     

鸡尾山高速远程滑坡—碎屑流动力学特征分析

以武隆鸡尾山滑坡为例,通过灾害形成地质环境条件的调查,概述了鸡尾山滑坡失稳诱发因素,包括:上硬下软的地层结构、岩溶发育、高陡地形地貌条件和采矿活动等;介绍了鸡尾山斜倾厚层滑坡视向滑动的基本模式,为"后部块体驱动-前缘关键块体瞬时失稳"。在此基础上,根据鸡尾山滑坡的运动和堆积特征,将滑坡分为滑源区和堆积区,通过二维DAN-W模拟,选取Frctional、Voellmy等流变模型,模拟了滑坡运动的整个过程,得到滑坡堆积体的体积、厚度和滑坡运动速度的变化规律,与实际情况基本一致。并且为西南山区高速远程滑坡成灾范围及滑动堆积特征的模拟分析提供了相应的依据。     

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。     

汶川八级地震滑坡高速远程特征分析

汶川地震触发的高速远程滑坡主要沿龙门山主中央断裂带汶川映秀安县高川北川县城平武南坝青川一线地震破裂带展布。由于获得了1.5g以上的抛掷加速度,具有明显的气垫效应,估计最大滑动速度一般大于70ms-1,滑动距离一般为滑体启动时长度的数倍甚至10多倍,堆积成坝形成多处堰塞湖,最大滑行距离达3.2km。本文重点解剖了位于地震破裂带南西段(初始震中)的汶川映秀牛圈沟滑坡碎屑流、位于地震破裂带中段的北川城西滑坡和位于地震破裂带北东段青川东河口滑坡碎屑流3个典型实例,认为具有如下特征:(1）岩性条件:母岩遭受长期构造动力作用,呈碎裂岩体,后期被强烈风化,岩体极为破碎;(2）抛掷效应:位于汶川地震主断裂带或附近,垂直加速度大于水平加速度,强地面运动持时长,岩体发生振胀和抛掷;(3）碰撞效应:上部滑坡体发生高位剪出和高位撞击,致使岩体碎屑化;(4）铲刮效应:撞击作用导致下部山体被铲刮,形成次级滑坡,为碎屑流体提供了足够展翼和抛洒物源体积;(5）气垫效应:碎屑化岩体快速抛掷导致下部沟谷空气迅速谷状圈闭和向下紊流,形成气垫效应,或者,在下部地形开阔地带压缩空气呈层流状态致使滑体凌空飞行。     

高速远程滑坡-碎屑流运动机理研究发展现状与展望

高速远程滑坡-碎屑流具有极高的运动速度和超远距离的位移,往往能够引发灾难性事故,造成严重的生命财产损失,因此,它的运动机理,即高速远程效应机理一直是国内外学者研究的热点。目前国外主要存在四种观点:空气润滑模型、颗粒流模型、能量传递模型和底部超孔隙水压力模型。但是,由于高速远程滑坡-碎屑流自身的复杂性,到目前为止,研究还没有取得公认的成果。 中国是高速远程滑坡-碎屑流的频发区,因其研究才刚刚起步,研究成果还处于定性阶段。本文在查阅大量文献的基础上,从理论和技术两方面分别阐述了国内外高速远程滑坡-碎屑流运动机理研究的发展现状,对目前纵多的理论和模型进行了归纳与总结,点评了目前研究的难点,并在此基础上提出了今后的研究重点。本文是国内外首次对该领域的研究进行系统的归纳和总结,对今后类似的研究具较高的参考价值。     

离散元在地震引发的滑坡—碎屑流运动规律上的应用

2008年5月12日14时28分,四川省汶川县发生8级特大地震。此次地震触发的高速远程滑坡—碎屑流主要沿龙门山主中央断裂地震破裂带展布。本文在现场调查分析的基础上,使用2D-block离散元软件对地震引发的谢家店子滑坡—碎屑流运动规律进行了全程数值模拟分析。通过现场调查和模拟结果对比分析,将该滑坡的运动规律概括为4个过程：剧动启程抛掷;快速撞击—气垫飞行;铲刮减速碎屑流;堆积掩埋。     

四川省青川县东河口滑坡岩石的抗剪断性质试验

东河口滑坡是5·12汶川大地震触发的典型的高速远程滑坡,致使780余人遇难。该滑坡体主要由震旦系灰岩和寒武系炭质板岩、千枚岩构成。震后在对该滑坡进行详细野外调研的基础上,采集了具有代表性的岩块作为试验样品,利用60t液压式万能材料试验机对该滑坡岩石的抗剪断性质进行了一系列试验。试验结果表明,水对该滑坡岩体的力学性质有重要的影响,干燥状态与饱水状态下岩石的抗剪断强度有很大的差异,岩石中存在的结构面也是影响岩石力学性质的主要因素之一,是岩质边坡稳定性的一个主要控制条件。     

四川省青川县东河口滑坡岩石的抗剪断性质试验

东河口滑坡是5·12汶川大地震触发的典型的高速远程滑坡,致使780余人遇难。该滑坡体主要由震旦系灰岩和寒武系炭质板岩、千枚岩构成。震后在对该滑坡进行详细野外调研的基础上,采集了具有代表性的岩块作为试验样品,利用60t液压式万能材料试验机对该滑坡岩石的抗剪断性质进行了一系列试验。试验结果表明,水对该滑坡岩体的力学性质有重要的影响,干燥状态与饱水状态下岩石的抗剪断强度有很大的差异,岩石中存在的结构面也是影响岩石力学性质的主要因素之一,是岩质边坡稳定性的一个主要控制条件。     

路堑边坡平面滑动演化过程及远程滑动机制的模拟与分析

永宁高速公路K117滑坡路段原为在泥质粉砂岩单斜地层内开挖2级形成的路堑边坡,开挖后产生典型平面滑动,在中部滑床形成长约25m的滑动槽,产生最远达35m的远程滑距,其成因机制复杂。本文在对滑坡基本特征及孕育过程开展详细调查研究的基础上,采用节理有限单元法对该滑坡经路堑开挖导致高位坍滑、刷方变更后触发高速远程滑塌、滑塌后壁残留滑体牵引松动,以及对其实施卸载、支挡回填及锚固的治理过程开展数值模拟,再现了该滑坡孕育发展全过程及其稳定性演化规律;分析了该边坡破坏的平面滑动机构及滑动面的物理力学特征,论述了该类滑坡启动高速远程滑动的开挖松弛致滑机理和裂隙充水致滑机理,最后提出了预测及治理该类滑坡的6点建议。研究表明,在单斜地层开挖路堑,使顺倾向软弱结构面临空暴露时,可能诱发边坡整体卸荷松弛,产生较大的不平衡滑坡推力,而卸荷松动产生的张裂隙导致滑坡对降雨入渗十分敏感,不平衡力和裂隙水压力的共同作用可迅速剪断滑面,伴随势能向动能的转化,产生高速远程滑动。     

高速远程滑坡运动学研究综述

高速远程滑坡是一种危害极大的地质灾害,其形成机理与运动过程十分复杂,因此一直是滑坡研究中的难题。为此,本文综述了近几十年来国内外在高速远程滑坡的案例、机理、试验和数值模拟方面的研究成果。其中高速远程滑坡预测的数值模型有离散介质模型、连续介质模型和耦合模型。离散介质模型基于离散元法（DEM）、非连续变形分析法（DDA）和数值流形法（NMM）等,连续介质模型基于有限差分法（FDM）、有限体积法（FVM）、光滑粒子流法（SPH）、任意拉格朗日-欧拉法（ALEM）、元胞自动机法（CA）和格子玻尔兹曼法（LBM）等。离散介质模型适用于岩质滑坡,而连续介质模型适用于流动性滑坡。离散介质模型与连续介质模型相结合的耦合方法已成为高速远程滑坡数值模拟的一种发展趋势。目前,高速远程滑坡的动力侵蚀、气浪效应以及滑坡对结构的影响等问题仍是研究中的薄弱点,这些问题的试验研究相对较少,且数值模拟方法还不够成熟,可作为今后研究工作的重点。     

鸡尾山高速远程滑坡运动特征及数值模拟分析

本文在对鸡尾山高速远程滑坡的详细地质调查的基础上,分析了该滑坡地质环境背景特征、滑源区特征和堆积区特征。将滑坡后破坏运动主要分为失稳下滑、碰撞解体和滑行堆积3个阶段的运动特征,建立鸡尾山高速远程滑坡运动特征的地质模型。结合DAN-3D数值软件,选用FVF组合模型对该滑坡的运动特征进行了模拟,最后得到了滑坡堆积、铲刮区域和滑动距离等方面的特征。通过对比分析,鸡尾山滑坡模拟后的运动特征与所建立的地质模型基本符合,模拟的堆积形态与实际情况基本一致。由此可以说明,该分析方法可以为高速远程滑坡成灾范围进行早期评估及预测,为该类滑坡的研究提供一定的帮助。     

陕西泾阳东风高速远程黄土滑坡运动过程的模拟

陕西泾阳南塬的东风滑坡是一个典型的高速远程黄土滑坡,由于斜坡顶部的黄土台塬长期灌溉所诱发。通过野外调查,采取滑坡后缘斜坡的黄土试样,对斜坡中部的Q2黄土做天然含水率的固结不排水剪试验,对斜坡底部地下水位面附近的Q1黄土做饱和固结不排水剪试验,结果表明非饱和的Q2黄土和饱和的Q1黄土在破坏后都具有显著的应力降,但前者是由结构强度引起,而后者则是由剪切形成的超孔隙水压力引起,由此表明该斜坡一旦破坏,就会有较高的启动速度。对滑坡坡脚以外一级阶地上的砂卵层做环剪慢剪试验,测得其有效残余摩擦角,根据滑坡各部分含水状态给定孔隙水压力参数,利用Sassa. K滑坡运动模型对该滑坡运动过程进行模拟,从模拟结果反映出滑坡运动过程中的覆盖范围和速度的变化,模拟的滑坡运动距离和覆盖范围与实测比较吻合,最高速可达到37m s-1,为高速滑坡。黄土滑坡以高的初速度下滑到坡脚下一级阶地上的饱和砂卵层上,砂卵层上液化是导致其远程运动的主要原因。     

滑坡型泥石流的形成机理和规模

库仑混合流理论对滑坡松散体转化为泥石流的形成机理、能量转化、预测更为合理。实践证明这种新型理论更为实用。     

强震作用下陡倾顺层岩质边坡失稳机制研究

安县茶坪乡冷浸沟陡倾顺层岩质边坡在\     

文家沟巨型岩质滑坡高速远程运移特征分析

文家沟滑坡是汶川地震诱发的巨型高速远程岩质滑坡,其运移特征尚不明确.在现场调查的基础上,结合遥感解译,进一步深入研究其运移特征.分析得出,滑体自滑源区差异性启动,途经斜坡区铲刮坡表岩土体,随后以滑行、飞行等方式进入沟谷区,沿沟铲刮两岸坡体继续下行,与岸坡发生了5次明显的冲撞,逐步解体碎屑化,于第3次冲撞后开始大规模减速...     

汶川震区银厂沟区域818暴雨泥石流灾害成灾机理与特征

2012年8月18日汶川震区的银厂沟区域暴发群发性泥石流,造成人员伤亡,公路、房屋等基础设施严重受损。这场泥石流灾害发生在汶川地震极震区内,是地震与强降雨共同作用下的结果,因此研究其成灾机制和灾害特征对于进一步认识强震区泥石流活动具有重要意义。本研究采用地面调查和遥感解译方法,分析银厂沟区域泥石流形成条件的变化。研究结果表明强震条件下崩塌、滑坡等产生的松散固体物质,是泥石流活动的物质基础; 沟道受松散岩土体堵塞,有利于泥石流规模放大; 快速激发型的雨量特征为泥石流暴发提供了动力。在此基础上讨论了泥石流起动、运动和堆积过程,总结了泥石流活动特征,发现泥石流沿发震断裂呈带状分布,成因组合上属于降雨控制型,尚处于青年期,且在成灾模式上满足致承耦合效应。     

长江三峡新滩滑坡滑动机制

新滩滑坡是长江三峡大型滑坡之一,是由巨厚崩积物构成的一大型滑坡。强烈上升并有活动断层通过的峡谷斜坡是滑坡形成的特殊地质环境。上硬下软的地层组合为山体崩塌提供了有利条件。而丰沛的大气降水在滑坡活动过程中有着特殊重要的意义。降雨不仅淋滤细小粘土颗粒沉淀于风化页岩顶面,构成软弱滑带,而且常常是滑坡复活的诱发因素。     

刘家湾滑坡特征及成因机制探讨

刘家湾滑坡位于青川东河口红光乡刘家湾,为汶川地震触发的特大型岩质山体滑坡。野外调查结果表明,该滑坡堆积体与一般汶川地震滑坡运动堆积体迥异的是滑体在沿碳质板岩与白云岩划分带破坏溃滑后,滑源区又沿白云岩风化卸荷带触发了二次溃滑,形成二级堆积平台的形态且以不同岩性区分,在岩性划分带及风化卸荷带呈现出明显的动力破坏特性。通过对该滑坡堆积体进行岩体物理力学试验及波速测试研究表明,该滑坡由白云岩、碳质板岩及千枚岩组成的内硬外软岩质边坡具有明显的量化差异特性,强震条件下差异岩性组合边坡岩层接触面的动力突变效应耦合凸出地形是导致该边坡破坏的主要因素。近一步研究显示该滑坡运动可大致分山体震裂阶段、地质分界面应力突变阶段、高速溃滑阶段、碎屑流堆积阶段、二次溃滑堆积5个动力过程。