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不同拦挡结构对滑坡-碎屑流冲击和堆积特征的影响

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自然灾害学报 2019年第4期28卷 52-61页

作者：张睿骁樊晓一姜元俊李天话西南科技大学土木工程与建筑学院四川绵阳621010 工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室四川绵阳621010 中国科学院成都山地灾害与环境研究所四川成都610041

滑坡碎屑流是高位滑坡的一种常见运动形式,具有大规模、远程、高速的特点,在滑坡碎屑流运动路径上设置拦挡结构,可减小其致灾范围和致灾强度。文章运用三维离散元模拟软件,研究3种不同拦挡结构对滑坡碎屑运动和堆积特性的影响。研究结... 详细信息

滑坡碎屑流是高位滑坡的一种常见运动形式,具有大规模、远程、高速的特点,在滑坡碎屑流运动路径上设置拦挡结构,可减小其致灾范围和致灾强度。文章运用三维离散元模拟软件,研究3种不同拦挡结构对滑坡碎屑运动和堆积特性的影响。研究结果表明:由于拦挡结构的作用,碎屑流颗粒的运动方向发生偏转,同时滑体的速度分布产生显著的变化-滑体最大速度从坡脚处变化到滑槽上颗粒的后缘。随着拦挡结构宽度的增加,法向力显著增大,切向力增加不显著;堆积区面积和最大水平运动距离不断减小,安全区的面积逐渐增加。本文引入无量纲数(Nk)分析颗粒分选效应对不同颗粒的运动和堆积特性的影响,相同拦挡宽度时,K3的Nk值最小,K1的Nk值最大;3种颗粒的Nk值随着拦挡结构宽度的增加逐渐增大。有拦挡结构时,碎屑流颗粒堆积体积百分比呈现指数函数分布,即随着运动距离的增大逐渐减小;无拦挡结构时,颗粒堆积体积的百分比呈现Extreme函数分布,即体积分布在中间位置附近取得峰值,向两侧呈递减趋势。

关键词：碎屑流拦挡结构冲击堆积特性

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滑坡-碎屑流冲击导引结构的离散元模拟

水文地质工程地质 2019年第5期46卷 161-168页

作者：张睿骁樊晓一姜元俊杨海龙西南科技大学土木工程与建筑学院四川绵阳621010 工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室四川绵阳621010 中国科学院成都山地灾害与环境研究所四川成都610041 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

滑坡碎屑流对拦挡结构的直接冲击常产生较高的峰值冲击力和冲击能量,导致结构发生破坏而失效;而导引结构通过改变碎屑流的运动路径,可减缓其冲击效应,提高结构抗冲击能力。文章运用三维离散元模拟软件,结合室内休止角试验的结果,校准数... 详细信息

滑坡碎屑流对拦挡结构的直接冲击常产生较高的峰值冲击力和冲击能量,导致结构发生破坏而失效;而导引结构通过改变碎屑流的运动路径,可减缓其冲击效应,提高结构抗冲击能力。文章运用三维离散元模拟软件,结合室内休止角试验的结果,校准数值模拟参数,以三种不同导引结构(凹型圆弧、直线型、凸型圆弧)为变量进行数值模拟分析。研究结果表明:凹型圆弧结构B1可以有效地将碎屑流颗粒的冲击力进行转化,结构所受的法向力最小,切向力最大,对颗粒的导引作用最大。经过三种不同导引结构后,颗粒与滑槽之间的碰撞和摩擦是导致颗粒动能减小的主要原因;而三种不同导引结构对颗粒动能的耗散效果无显著差异。导引结构的作用对于颗粒堆积体积分布有显著的影响,主要影响区是靠近坡脚处,对导引结构之后的堆积区域的颗粒体积分布影响不显著。通过对冲击效应和堆积特性的研究,得到凹型圆弧结构形式最优,可以为碎屑流的防护工程抗冲击设计提供参考。

关键词：滑坡碎屑流导引结构冲击效应堆积特性离散元

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高速远程滑坡加速运动过程能量消耗评判研究

人民长江 2019年第2期50卷 191-196页

作者：胡晓波樊晓一马新西南科技大学土木工程与建筑学院四川绵阳621010 西南科技大学理学院四川绵阳621010

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... 详细信息

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。

关键词：滑坡运动滑坡能量耗散滑坡碎屑流改进型层次分析法模糊综合评判法

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坡脚型滑坡运动特征分析及运动距离预测

工程地质学报 2019年第6期27卷 1379-1388页

作者：杨海龙裴向军樊晓一地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学) 成都610059 西南科技大学土木工程与建筑学院绵阳621010

为了分析地形因子对坡脚型滑坡运动参数(最大水平运动距离Lmax、坡脚运动距离L、等效摩擦系数f)的影响,建立不同滑坡规模的运动参数非线性统计模型进行反演分析,分析结果表明:(1)不同滑坡规模下,最大运动距离Lmax、坡脚运动距离L、等效... 详细信息

为了分析地形因子对坡脚型滑坡运动参数(最大水平运动距离Lmax、坡脚运动距离L、等效摩擦系数f)的影响,建立不同滑坡规模的运动参数非线性统计模型进行反演分析,分析结果表明:(1)不同滑坡规模下,最大运动距离Lmax、坡脚运动距离L、等效摩擦系数f均主要受滑坡高差(H)和斜坡坡度(α)的影响。(2)随滑坡规模的增大,Lmax、L受β的影响逐渐减弱,表现为坡脚阻止效应的减弱;f受β的影响逐渐增大,表现为滑坡运动能力增强。(3)随滑坡规模的增大,Lmax、L、f受γ的影响逐渐增大,表现为堆积场地的微地貌效应显著增强。最后,基于主要地形参数(H、α、β、γ)和滑坡规模(V)建立的最大水平运动距离预测统计模型,具有较好的预测精度和一定的适用性。

关键词：坡脚型滑坡运动特征地形参数非线性模型运动距离

未受河流阻止的滑坡水平运动距离与滑坡堵江判别

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水文地质工程地质 2014年第1期41卷 128-133页

作者：樊晓一黄润秋乔建平曾耀勋段晓冬成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059 西南科技大学土木工程与建筑学院四川绵阳621010 中国科学院成都山地灾害与环境研究所四川成都610041

滑坡堵江是滑坡诱发的次生灾害之一,常导致堰塞湖、洪水等次生的灾害链,其根本原因在于滑坡与河流的空间区域小于滑坡运动的距离。如果滑坡的运动未受河流的显著阻止,滑坡的水平运动距离主要受控于滑坡的诱发机制、滑坡体积和滑坡的垂... 详细信息

滑坡堵江是滑坡诱发的次生灾害之一,常导致堰塞湖、洪水等次生的灾害链,其根本原因在于滑坡与河流的空间区域小于滑坡运动的距离。如果滑坡的运动未受河流的显著阻止,滑坡的水平运动距离主要受控于滑坡的诱发机制、滑坡体积和滑坡的垂直运动距离。因此,根据未受河流明显阻止的地震和降雨滑坡的水平运动距离与滑坡体积和垂直运动距离的相关性以及预测模型,可对滑坡堵江的危险性进行判别。由此,根据我国西南地区降雨和汶川地震诱发的无明显受阻的滑坡数据,在分析了滑坡等效摩擦系数与体积关系的基础上,分别建立地震和降雨滑坡水平运动距离的预测模型。研究结果表明在不同体积等级滑坡水平运动距离的预测分布图上,地震和降雨诱发的堵江滑坡都明显地偏离其对应的体积曲线,根据建立的经验关系可对滑坡堵江的危险性进行判别。

关键词：灾难性滑坡滑坡体积垂直运动距离水平运动距离滑坡堵江

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基于离散元法的偏转型滑坡运动堆积特征分析

长江科学院院报 2020年第2期37卷 106-111,118页

作者：杨海龙樊晓一裴向军成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室成都610059 西南科技大学土木工程与建筑学院四川绵阳621010

为了进一步认识山阳偏转型滑坡的运动特征,基于离散元数值方法对滑坡运动堆积过程进行模拟分析。结果表明:滑坡体前缘各监测点的岩土体的运动空间大小、能量传递效率及受到偏转阻止作用大小的不同是前缘岩土体运动速度表现出显著差异的... 详细信息

为了进一步认识山阳偏转型滑坡的运动特征,基于离散元数值方法对滑坡运动堆积过程进行模拟分析。结果表明:滑坡体前缘各监测点的岩土体的运动空间大小、能量传递效率及受到偏转阻止作用大小的不同是前缘岩土体运动速度表现出显著差异的主要原因;滑坡体中部各监测点的岩土体作为滑坡前、后缘岩土体能量传递的主要媒介,其运动速度表现出多次加速特征;滑坡体后缘各监测点的岩土体则主要经历加速和减速2个运动阶段。根据滑坡的运动速度和水平运程可将山阳滑坡划分为高速近程滑坡,其堆积体厚度分布总体表现为沿运动方向呈先增加后减小的变化趋势。

关键词：偏转型滑坡离散元法运动速度偏转阻止效应堆积特征

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坡脚型场地对滑体运动的减速机制研究

水土保持通报 2014年第4期34卷 193-196页

作者：曾耀勋樊晓一段晓冬西南科技大学土木工程与建筑学院四川绵阳621010 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

在野外滑坡现场调查的基础上,采用通用离散元程序(UDEC)构建基本几何模型,对坡脚型滑坡运动-停积过程进行模拟,研究了坡脚型场地条件(坡角及下垫面摩擦系数)对滑体运动的减速机制。通过各监测点的减速分布曲线的对比分析可知,在滑坡规... 详细信息

在野外滑坡现场调查的基础上,采用通用离散元程序(UDEC)构建基本几何模型,对坡脚型滑坡运动-停积过程进行模拟,研究了坡脚型场地条件(坡角及下垫面摩擦系数)对滑体运动的减速机制。通过各监测点的减速分布曲线的对比分析可知,在滑坡规模相同的条件下,坡脚型滑坡的减速阶段运距随着坡角的增加呈先增大而后减小的变化趋势。而由撞击坡脚引起的能量传递现象则是决定减速阶段运距长短的关键,也是造成同等规模下滑坡运距存在差异的原因。同时,下垫面摩擦系数越低,位能转化为动能的程度也越高,遭遇坡脚后滑体的碎屑化更加严重,导致运距更远。

关键词：滑体运动坡脚型场地减速机制通用离散元程序

芦山地震触发次生灾害特点统计分析及规律预测

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自然灾害学报 2018年第1期27卷 120-126页

作者：韩培锋田述军樊晓一盛晓州西南科技大学土木工程与建筑学院工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室四川绵阳621010 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 如东县住房和城乡建设局江苏南通226400

芦山地震后次生灾害造成大量的人员伤亡和财产损失,有效分析并预测芦山地震次生灾害规律将有助于灾区的灾害评价和灾后重建工作。震后,四川省国土局组织中科院成都山地所开展芦山地震次生灾害风险评估,本人作为项目组成员参与其中。本... 详细信息

芦山地震后次生灾害造成大量的人员伤亡和财产损失,有效分析并预测芦山地震次生灾害规律将有助于灾区的灾害评价和灾后重建工作。震后,四川省国土局组织中科院成都山地所开展芦山地震次生灾害风险评估,本人作为项目组成员参与其中。本文利用芦山地震后四川国土部门和中科院山地所提供的灾害相关统计数据进行分析,发现庐山地震后次生灾害类型主要为崩塌、滑坡和泥石流等,达到灾害总量的99%,其中97%为小中型灾害。统计发现,地震各主要县市地质灾害密度差异较大,地震烈度等级越高,区域内各种次生灾害的密度就越大,大型规模次生灾害的密度也越大。本研究利用庐山地震灾害密度数据拟合多项式,并利用汶川地震灾害统计数据和国土局统计的芦山地震灾害密度数据对多项式进行对比验证,发现拟合公式计算结果与统计数据基本吻合。本研究得出的拟合多项式以及相关的统计规律将为庐山地震后预测崩塌和滑坡等次生灾害提供参考,为震后灾区重建和灾害评估提供科学指导。

关键词：芦山地震次生灾害灾害统计分析灾害预测

基于离散元的高速远程滑坡运动堆积特征及能量转化研究——以三溪村滑坡为例

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地质力学学报 2019年第4期25卷 527-535页

作者：胡晓波樊晓一唐俊杰西南科技大学土木工程与建筑学院四川绵阳621010 工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室四川绵阳621010

高速远程滑坡-碎屑流运动速度、堆积特征和能量转化是研究其致灾机制的重要因素,而模型试验、野外调查并不能全面揭示其成灾机理。文章以三溪村滑坡为例,采用PFC 3D 离散元模拟方法,揭示滑坡运动过程中的前部、中部和后部岩土体的速度... 详细信息

高速远程滑坡-碎屑流运动速度、堆积特征和能量转化是研究其致灾机制的重要因素,而模型试验、野外调查并不能全面揭示其成灾机理。文章以三溪村滑坡为例,采用PFC 3D 离散元模拟方法,揭示滑坡运动过程中的前部、中部和后部岩土体的速度演化分布、堆积特征和能量转化关系。研究结果表明:三溪村滑坡的残余摩擦系数为0.2时,模拟结果与实际堆积特征一致。前部、中部、后部岩土体到峰值速度存在差异,前部岩土体速度分布表现为显著的单峰型特征,而后部岩土体速度分布为双峰型特征。滑坡不同部位的岩土体堆积呈现层序分布;滑坡重力势能的转化中,摩擦耗能占总能量的52%,动能峰值时刻仅有15%的重力势能转化为动能。研究结果可为高速远程滑坡的运动机理分析和防灾减灾治理工程提供重要参考。

关键词：离散元颗粒流高速远程滑坡运动速度能量转化三溪村滑坡