岩屑组成对高位滑坡-碎屑流运动特性影响离散元模拟研究

采用三维颗粒离散元模拟方法,对4种由不同粒径碎屑颗粒组成的岩屑滑坡运动过程进行全程数值模拟,研究了碎屑粒径组成对于岩石碎屑滑坡的运动特性影响。结果表明:碎屑颗粒粒径组成对岩石碎屑滑坡的运动总时间和达到速度最大值的时刻没有影响;物源碎屑粒径的组成对滑坡运动速度、破坏力和滑动距离影响大。粒径组成越不均匀,滑坡运动速度和破坏力越大,滑动距离也越远;碎屑流物源前缘部分是滑坡-碎屑流灾害影响范围大小的控制性因素。成果可为岩石碎屑滑坡灾害的预测和评估提供参考。     

滑坡碎屑流运动特征的模型试验研究

运动距离、速度变化及堆积体厚度是滑坡致灾区域和致灾强度的主要评价指标,其复杂的运动机制使灾害预防十分困难。通过开展室内滑坡模型试验,研究了岩土体类型、斜坡坡度和滑体体积对其运动特征的影响。试验结果表明:滑坡碎屑流的运动距离受控于岩土体类型,且随着碎屑粒径的增大而增大。且随着斜坡坡度的增大,滑坡由分级启动向整体启动转变,撞击坡脚引起的持速特征,是造成同等规模下滑坡运动距离和堆积厚度差异的原因。同时,滑坡规模越大,其运动距离越远,符合滑坡的规模效应。     

颗粒级配对碎屑流运动速度影响的滑槽试验研究

滑坡-碎屑流是一种突发性地质灾害,具有速度大、破坏性强等特点。滑坡-碎屑流灾害发生时,不同粒径颗粒组成的碎屑流体运动速度差异较大。为了探究颗粒级配对碎屑流运动速度的影响,设置了单一粒径组、三粒径组以及全粒径组共14种不同级配的工况进行碎屑流滑槽实验,并引入分形维数D对颗粒级配进行量化,获得了最大运动速度与颗粒级配的关系。结果表明：在单一粒径工况下,随着粒径由小到大,碎屑流与底面的摩擦形式由滑动摩擦变为滚动摩擦,颗粒的摩擦耗能减小,碎屑流体运动速度增大;在混合粒径工况下,碎屑流在运动过程中会出现明显的分层现象,而初始级配决定了其中垫层的厚度与结构;伴随着分形维数D和细颗粒含量的减少,运动过程中的垫层厚度也同步减小,导致碎屑流的运动速度增大。     

颗粒反序现象及对滑坡碎屑流冲击作用的影响

滑坡碎屑流的堆积形态、运动速度及冲击力影响着滑坡碎屑流的致灾程度。颗粒反序现象是滑坡碎屑流动力行为的典型特征,探究反序现象的成因机制、反序堆积过程中冲击力变化的主控因素是滑坡碎屑流防灾减灾工作的重要切入点。运用三维离散元素法,结合模型试验的结果,以控制粒径d_(60)为参数,探索了滑体颗粒运动过程中的反序分离对滑体的堆积形态、运动速度及冲击力的影响,并对滑坡碎屑流颗粒反序现象的成因机制进行了讨论。研究表明,滑坡碎屑流运动过程中的颗粒分选能大大增强滑体的流动性、平均速度峰值及最大冲击力,滑体最终形成反序堆积结构。对于单一粒径滑体模型,粒径为14 mm时滑体流动性最差,滑体平均速度峰值和冲击力峰值随着粒径的增大而增大;对于混合粒径滑体模型,滑体流动性、平均速度峰值和冲击力峰值随控制粒径d_(60)尺寸的增大而增大;颗粒反序现象的形成是由消散压力、振动筛分、大颗粒碰撞分离、小颗粒率先停积等因素共同作用的结果。     

基于DEM的碎屑流运动特性数值模拟

采用颗粒离散元法建立了碎屑流三维数值模型,分别从整体和局部对碎屑流运动特性进行深入分析。结果表明:碎屑流的运动过程可分为启动加速、高速滑动和减速堆积3个阶段;边坡底面平整时,堆积体中大颗粒堆积在表面,而细小颗粒位于中下部位;碎屑流运动速度和能量损失受颗粒间的接触碰撞影响大;碎屑流不同部位运动速度最大值相同,达到速度峰值的时间与颗粒的初始水平位置有关,与深度无关;堆积体分区明显,堆积体中的颗粒按初始水平位置依次排布;坡脚位置堆积深度最大,往两侧逐渐减小;碎屑流在运动初期和末期横向运动明显,扩大了灾害影响范围。     

基于Linear Cohesion模型的含水堆积体滑坡过程数值模拟

水通常是堆积体滑坡发生的触发因素,采用数值方法模拟堆积体滑坡时加入水的液桥力有助于提高计算结果的合理性。为了研究含水堆积体滑坡过程的各项运动特性,提出采用Linear Cohesion接触模型模拟含水湿润状态下松散堆积体滑坡的运动过程,利用离散元程序EDEM 2017建立了含水堆积体滑坡水槽数值模型,计算堆积体从失稳-滑动-堆积整个运动过程。结果表明:能量密度k是Linear Cohesion模型模拟含水堆积体滑坡的关键参数;当k<5000 J/m^3时,随着能量密度值逐渐增大,堆积体滑动过程的流动性越来越小,最大平均速度值和最大动能越大,当k≥5000 J/m^3时,含水堆积体的各项滑动特征变化不明显;较小能量密度的湿颗粒堆积体在滑动过程中结构体易发生破坏,形成的颗粒群流动性更强,滑动距离更远,扩大了滑坡灾害的影响范围。相关研究成果对今后类似的含水堆积体滑坡灾害的预测和评估有一定参考价值。     

层状颗粒柱体崩塌-堆积过程研究

碎屑流具有高速度、冲程远、危害范围广等特点,颗粒粒径被认为是影响其运动距离的重要因素之一。为了对碎屑流进行有效的预测和防范,基于单面临空下不同分层堆积模式颗粒柱体的一系列崩塌运动物理试验对其崩塌-堆积过程进行了研究。结果表明:不同分层堆积模式颗粒柱体崩塌后,颗粒的堆积层序和试验前颗粒初始堆积层序保持一致;崩塌后的颗粒堆积层序和试验前颗粒初始堆积层序有关;不同粒径的颗粒相互间运动时,粒径较小的颗粒填充到大颗粒间的空隙之中,并起到润滑作用;颗粒柱体在单面临空面方向崩塌时,颗粒运动方向呈放射状,堆积平面形式是"圆形态";分别以d_7颗粒为顶层和d_(13)颗粒为顶层时,d_7颗粒最远堆积长度比d_(13)的高约6.3%;顶层颗粒(d_7颗粒)运动能力越强,则最终的堆积范围越大,底层颗粒(d_(13)颗粒)的运动能力,对整个堆积体最终堆积范围影响相对较小。上述规律可应用于层状危岩体崩塌过程及其颗粒堆积范围的研究。     

三峡库区滑坡堆积体非饱和土的土——水特征研究

滑坡堆积体在自然界广泛分布,在三峡库区尤为常见。据统计,三峡库区滑坡体多为不同类型的土石混合物所组成。研究滑坡堆积体的土—水特征对三峡库区地质灾害防治与土木工程建设具有重要价值。采用室内压力板试验仪,重点分析碎石粒径大小、碎石含量、颗粒级配、干密度以及土的塑性指数对滑坡堆积体的土—水特征曲线的影响,并基于Fredlund-Xing(FX3)模型采用SPSS软件回归分析得出简便的计算三特征参数的函数。分析表明:碎石颗粒较小、碎石含量较大两因子相比干密度较小、塑性指数较小两因子对滑坡堆积体的土—水特征曲线的影响具有相同趋势。碎石级配较好的滑坡堆积体有利于脱水,进气值一般较大。非饱和滑坡堆积体的土—水特征曲线的预测方法应用简便,具有一定实用性。     

基于JKR-Cohesion模型的湿颗粒松散堆积体滑坡模拟分析

为深入研究湿颗粒松散堆积体滑坡的运动特征,提出采用JKR-Cohesion模型模拟湿颗粒堆积体的运动行为。基于离散单元法(DEM)建立了三维松散堆积体滑坡水槽模型,模拟堆积体整个运移过程,并将计算结果与干燥颗粒堆积体运动结果进行对比。计算结果表明:湿颗粒松散堆积体的运动受水的粘附力影响很大,相对于干燥颗粒,运动速度最大值更小,运动时间更短,且大部分颗粒堆积在坡面上;湿颗粒堆积体在运动过程中解体为小团体单独运动,而干燥颗粒运动连续性好,运动距离更远。提出的方法对于含水堆土的滑坡模拟有一定借鉴作用。     

滑坡-碎屑流冲切铲刮效应的颗粒离散元模拟

滑坡-碎屑流运动沿程冲切铲刮作用对滑坡运动性态(如速度、体积、物质组成等)具有重要影响,如何更好的进行模拟是滑坡动力过程分析的重要技术难题。在室内滑坡-碎屑流物理模型试验的基础上,采用三维颗粒流程序(PFC3D)对滑坡-碎屑流运动过程中对松散基底物质的冲切铲刮效应进行数值模拟,重点分析滑坡方量和滑落高度、基底厚度和强度以及地形坡度等因素的影响。结果表明:随着滑坡方量与滑落高度的增大,铲刮能量增加、铲刮作用时间延长,从而增强了铲刮效应;基底厚度的减小与地形坡度的增加均会引起基底物质稳定性降低,从而在同等条件下更易于被冲切铲刮;颗粒离散元方法是滑坡运动模拟分析的一种有效手段,模拟结果对于更好的理解滑坡运动冲切铲刮效应具有重要意义。     

基于地震波解译的 2000 年易贡滑坡 － 碎屑流动力学过程分析

为更好地研究 2000 年易贡滑坡碎屑流动力学过程,开展该次滑坡碎屑流地震波解译工作,以该次滑坡碎屑流的地震波和遥感影像为基础,通过快速傅里叶变化和人工识别等手段,解译得出该次滑坡碎屑流地震波信号参数、动力学过程及其特征参数。研究结果表明: (1)该滑坡 － 碎屑流的傅里叶主频率和主功率为 2. 0 Hz,最大峰值加速度为 0. 45g,最大地震动速度为 0. 786 m /s,最大地震动振幅 64 cm。(2)该滑坡 － 碎屑流的动力学过程分为崩滑区裂隙贯通崩滑过程,滑坡转化为碎屑流过程和碎屑流运动堆积过程。崩滑区裂隙贯通崩滑过程中地震波振幅逐渐增大,频率逐渐升高。受强降雨和沟道源头圈闭地形的影响,滑坡转化为碎屑流过程中振幅达到最高值,频率有所减小。受沟道弯曲程度的影响,碎屑流运动堆积过程中振幅呈现波状变化趋势,频率呈逐渐减小的趋势。(3)该滑坡碎屑流的流速过程呈现出一个总体上凸、但存在激烈振动的过程。滑坡 － 碎屑流平均速度为 30. 12m /s,滑坡 － 碎屑流在起点 O － A 段的平均速度为 89. 89 m /s,在 A － B 段平均速度最大,为 120. 98m /s,在出山口 E 点的平均速度为 48. 7 m /s。研究成果为进一步研究巨型滑坡 － 碎屑流动力学过程和运动机理提供参考。     

高速远程滑坡加速运动过程能量消耗评判研究

滑坡运动过程中的能量消耗决定了高速远程滑坡碎屑流的最大运动速度和致灾强度,但由于地形地貌、地质条件的复杂性,能量耗散的定量计算存在较大的难度。选取斜坡坡度、斜坡偏转角、岩性、下垫面覆盖物类型、运动路径、横断面形态作为影响滑坡碎屑流运动过程中能量耗散的主要因素。通过详细分析各类因素的耗能机理,运用改进型层次分析法（IAHP）确定因素权重,利用模糊综合评判法（FCE）得出了滑坡运动过程中的能量耗散等级。以某典型高速远程滑坡为例,建立了滑坡运动过程能量耗散分析评判模型。相关结论可为潜在的高位远程滑坡致灾强度和致灾区域研究提供参考。     

基于图像识别的床面推移质分布密度检测方法

为研究非均匀推移质的输移特性,开发了由影像采集系统和图像识别软件处理系统组成的床面运动颗粒分布密度及组成检测系统。该系统采用非接触式影像采集方式,运用图像识别技术提取颗粒特征值,对水沙运动零干扰。图像识别软件采用中值滤波及卷积处理等方法进行图像增强,采用自适应阈值技术分割图像。推移质低强度输移时,图像识别精度较高;推移质输移强度较高时,识别精度可通过修正系数进行修正。同时,还可以通过图像识别获取床面推移质的级配组成。水槽试验与检测对比结果表明:该检测系统具有较高的识别可靠性。     

1733年东川Ms7.8地震山地灾害研究

1733年云南东川发生里氏7.8级地震,震害被崔乃镛几乎完整地记录了下来,对山地区走滑发震断裂触发的震害研究具有很高的研究价值。基于史料及现场调研,对次生山地灾害进行了复核,并获得如下基本认识:(1)地震次生山地灾害尤其是滑坡沿发震断裂呈窄条带状分布;(2)弱支护采铜矿洞坍塌严重;(3)滑坡失稳既有抛射现象也有慢速滑动现象,取决滑坡边界条件或失稳时间;(4)斜坡岩土体地震过程中震裂、松动是该区泥石流高频的主要原因之一。     

基于SBAS-InSAR技术的白格滑坡形变监测研究

我国是滑坡灾害多发国家,对滑坡灾害进行有效的监测预警是减轻其危害的最主要手段。与传统的监测方法相比,合成孔径雷达差分干涉测量技术具有全天时全天候、能够获得面式数据、成本低等特点,在时间上和空间上都能满足广域滑坡早期识别及动态监测的目的。以6景ALOS-2卫星PALSAR影像为数据源,采用SBAS-InSAR技术对白格滑坡进行灾前形变趋势监测,获得了年平均沉降速率图和累计沉降值图,并最终推断出白格滑坡灾前形变趋势,达到了发现变动和监测趋势的目的。沉降趋势与实际结果一致,证明了SBAS-lnSAR技术用于滑坡早期识别与动态监测的可行性,在广域地质灾害监测方面具有较广的发展应用前景。     

金沙江白格堰塞坝自然泄流冲刷溃决过程数值模拟

堰塞坝冲刷溃决及溃决洪水演进过程十分复杂,其溃决洪水对下游人民生命财产构成巨大威胁。利用数值分析方法对大型滑坡堰塞坝的溃决演进过程进行模拟和重演,对堰塞湖下游的避险与防灾减灾具有重要指导意义。以2018年金沙江"10·11"白格滑坡堰塞湖为例,基于无人机获取的地形数据,建立白格滑坡堰塞坝的三维数值模型,采用Flow-3D软件对堰塞坝的自然泄流冲刷溃决过程进行模拟,分析泄流槽内的流速、冲淤变化特征以及下游溃口处的洪峰流量演变过程。模拟结果表明:堰塞坝漫顶冲刷可以划分为溃决冲刷前、溃口快速拓展阶段、洪峰时刻、溃口稳定发展阶段4个时间段;溃决泄流过程中,泄流槽斜坡道上的水流流速较大,冲刷深度最大,堰塞坝下游出现明显淤积;白格堰塞湖溃决过程中出现了明显的溯源侵蚀现象,在泄流槽不断下切的过程中,泄流槽跌坎不断向上游移动。模拟结果有助于进一步深化对金沙江"10·11"白格滑坡堰塞坝冲刷溃决过程和机理的认识,对于堰塞湖应急处置措施和科学避险方案的制定具有一定的参考价值。     

汉源万工大型崩滑-碎屑流堆积特征研究及对综合治理方案的影响

本文以汉源万工大型崩滑-碎屑流灾害为例,结合致灾的基本地质条件对其成因进行了分析,对其堆积过程中表现出来的分区、分层堆积和多期次堆积特征进行了较深入的研究,认为沟域内独特的地质条件是类似灾害多发的原因,碎屑流灾害运动过程中块体(颗粒)间的碰撞作用、动力破碎作用和机械筛分作用对其堆积特征的形成有直接的影响。后期治理中,万工崩滑-碎屑流灾害独特的灾害特征对综合治理方案的选取产生了较大的影响,对同类灾害的成灾和治理方案研究具有较为重要的参考价值。     

普格县重点城镇斜坡结构类型划分及破坏模式探讨

基于对该区域的岩组详细划分,结合高分辨率Worldview2卫星影像,使用Arc GIS软件生成1∶10 000大比例尺的斜坡结构分布图和灾害点的分布规律图,进行叠加分析,对典型滑坡的破坏模式进行详细剖析,研究结果表明:碎屑岩和第四系堆积物易引发地质灾害,其破坏模式以滑移-压裂或滑移-拉裂为主;斜坡结构为土质斜坡易引发地质灾害,土质类型斜坡主要沿基覆界面或松散堆积物中最软弱面滑下,其破坏模式多为牵引-推移,滑带多呈圆弧形,岩质斜坡结构规律不明显;通过对姚家山滑坡破坏模式进行详细剖析,得知该滑坡破坏机制是牵引-推移模式,并提出了该类型滑坡防治建议。更多还原     

入渗条件下颗粒堆积体稳定性试验研究

入渗条件下颗粒堆积体稳定性研究对认识滑坡、泥石流、崩塌等自然灾害的发生机理及其防治具有科学意义。为研究不同堆积条件下,入渗条件对堆积体稳定性的影响,开展斜槽试验模拟堆积体起动过程。试验结果表明,堆积体高度与颗粒粒径之比越大,堆积体结构越不稳定;入渗条件下的堆积体结构稳定性明显降低;随坡角增加,渗流强度逐渐增加。数据拟合得到无水与渗流状态下的堆积体临界稳定状态表达式,其拟合度分别为99.89%与95.97%。     

阶地型降雨滑坡的发育特征及成因机制分析——以大仁烟村滑坡为例

为探索降雨因素—河流阶地孕育滑坡的相关性,更深入地认识这类河流岸坡的变形破坏过程,在广泛分析大仁烟村滑坡地质结构的基础上,研究阶地型滑坡的失稳控制边界以及变形失稳机制模型。结合滑坡地质调查,利用有限元数值软件对降雨条件下的斜坡稳定性进行了模拟分析,进一步对降雨条件下斜坡的应力场、应变场和位移场进行了综合分析。研究结果表明:(1)中陡的地形、结构松散且易软化的阶地堆积体物质,以及陡倾的控制性结构面为该滑坡的形成创造了地质条件,而强降雨是主要触发因素;(2)滑坡剪出口位置位于坡脚施工开挖区域,滑坡的滑带位置位于强、弱风化基岩接触部位,岩土体的失稳高度达到200 m;(3)通过降雨条件下的应力、应变、位移场变化,推断其形成机制属于降雨作用下的推移式滑坡,滑体造成坡脚的桥墩瞬间被剪断。这些分析对阶地型降雨滑坡失稳机制的研究及稳定性评价具有一定的意义。