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基底侵蚀对高速流动性滑坡运动性影响的模拟分析

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工程地质学报 2019年第6期27卷 1405-1414页

作者：沈月强沈伟李同录郭剑雷雨露长安大学地质工程与测绘学院西安710054 Department of Biological Geological and Environmental SciencesUniversity of BolognaBolognaItaly 40121

高速流动性滑坡运动距离远,破坏性强。这类滑坡在运动过程中常裹挟大量的松散物质,导致滑坡的体积和致灾范围增大,该现象被称为基底侵蚀效应。以往的研究指出基底侵蚀效应对这类滑坡的运动性有显著的影响,但却很少有研究考虑其对滑体性... 详细信息

高速流动性滑坡运动距离远,破坏性强。这类滑坡在运动过程中常裹挟大量的松散物质,导致滑坡的体积和致灾范围增大,该现象被称为基底侵蚀效应。以往的研究指出基底侵蚀效应对这类滑坡的运动性有显著的影响,但却很少有研究考虑其对滑体性质的影响,以及如何对其进行量化。因此,本文基于动量守恒原理建立了考虑基底侵蚀效应的滑坡运动模型,利用有限差分法求解,并依据滑坡的侵蚀深度来计算侵蚀导致的滑坡性质变化。利用改进的模型对陕西泾河南岸的西庙店滑坡进行模拟分析。结果表明,滑坡运动可分为启动加速阶段(0~5 s)和运动减速阶段(5~14 s)。在启动加速阶段,基底侵蚀程度低,对滑体运动的影响较弱。而在运动减速阶段,基底侵蚀效应降低了滑带土强度,对该滑坡的运动产生了明显的促进作用,致使其发生远程运动。此外,对比考虑和不考虑基底侵蚀两种工况的模拟结果还发现,考虑这种影响时,模拟所得的运动范围及地形与实测吻合良好,而未考虑时模拟所得运动范围明显偏小。因此,本文的模型可对这类滑坡的运动过程进行更为有效的模拟。

关键词：高速流动性滑坡基底侵蚀数值模拟有限差分法

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基底侵蚀作用下泥石流动力过程分析

西北地质 2016年第4期49卷 219-227页

作者：华曙光中国人民武装警察部队黄金第五支队陕西西安710100

基底侵蚀是运动物体与浅层地表在沿非滑动接触面剪切的时候而产生的相互作用,该作用可以改变泥石流系统的动力作用机制,从而影响泥石流的危害程度,是泥石流研究中的一项重要议题。本研究提出侵蚀率概念,分析了初始运动物质与夹带物质系... 详细信息

基底侵蚀是运动物体与浅层地表在沿非滑动接触面剪切的时候而产生的相互作用,该作用可以改变泥石流系统的动力作用机制,从而影响泥石流的危害程度,是泥石流研究中的一项重要议题。本研究提出侵蚀率概念,分析了初始运动物质与夹带物质系统的侵蚀关系;同时建立了相关的数学模型和流变本构的数值实现,构建了数值模拟试验进行参数化评估。详细阐述了基底侵蚀作用对泥石流运动行为和整体流动性的影响。选取的流变模型和参数会产生比较好的模拟结果,侵蚀速率概念以及无量纲形式和动态模型的提出会给具有强烈侵蚀泥石流分析提供一套科学的潜在应用,也为地质灾害防治提供一定的技术参考。

关键词：基底侵蚀泥石流动力过程

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青藏玉树兵达高速远程滑坡野外调查及运动模拟研究

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工业建筑 2023年第S1期53卷 579-584页

作者：潘荣燊梁莲姬朱雨轩王国江北京工业大学城市建设学部北京100124

青藏高原地区地质条件复杂,滑坡灾害频发,但区内有关液化型高速远程滑坡的研究相对较少。为研究此类滑坡形成的重要机制,以青藏高原东北部一处典型高速远程滑坡——玉树兵达滑坡为例,在详细的地质调查基础上初步分析其形成机制,并利用... 详细信息

青藏高原地区地质条件复杂,滑坡灾害频发,但区内有关液化型高速远程滑坡的研究相对较少。为研究此类滑坡形成的重要机制,以青藏高原东北部一处典型高速远程滑坡——玉树兵达滑坡为例,在详细的地质调查基础上初步分析其形成机制,并利用一套基于有限差分法可以考虑液化和基底侵蚀作用的准三维计算模型模拟其运动过程。野外调查结果表明:该滑坡于2017年强降雨触发源区崩坡堆积层破坏启动,失稳滑坡体对饱和松散堆积层的不排水加载和运动剪切作用所引起的滑带土液化,是滑坡低摩阻高速远程运动的主要原因;数值模拟结果表明:滑坡历时约110 s,最大速度可达24 m/s,除局部加速外,滑坡速度整体呈“急剧加速-持续减速”趋势,模拟所得的滑距、速度及堆积范围与现场调查结果吻合度较高,此外模拟证实基底侵蚀作用可增加滑坡的运动距离。

关键词：高速远程滑坡不排水加载孔隙水基底侵蚀

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陡倾顺层斜坡失稳演化机制及运移过程研究

陡倾顺层斜坡失稳演化机制及运移过程研究

作者：陈骎四川大学

学位级别：硕士

陡倾顺层岩质斜坡是自然界中广泛存在的一类斜坡,具有稳定性差,破坏模式复杂等特点,特别是在强震活动高发地区,此类斜坡失稳演化过程常经历漫长的历史时期,破坏失稳过程极其隐蔽和难以预测,更具威胁性的是,斜坡失稳后易转化为高速远程滑... 详细信息

陡倾顺层岩质斜坡是自然界中广泛存在的一类斜坡,具有稳定性差,破坏模式复杂等特点,特别是在强震活动高发地区,此类斜坡失稳演化过程常经历漫长的历史时期,破坏失稳过程极其隐蔽和难以预测,更具威胁性的是,斜坡失稳后易转化为高速远程滑坡-碎屑流灾害,常导致巨大的生命财产损失。随着我国西南地区川藏铁路、雅鲁藏布江下游水电开发等重大工程陆续开始实施,高山峡谷区铁路、水电工程建设及后期安全运营受到陡倾顺层斜坡灾害的巨大威胁,针对陡倾顺层斜坡失稳演化机制及运移过程等问题开展研究刻不容缓。本文以2017年6月24日四川省茂县新磨村陡倾顺层斜坡失稳事件为例,在前人对新磨滑坡研究的基础上,综合采用工程地质现场调查、极限平衡理论分析及离散元数值模拟相结合的技术手段,对新磨斜坡破坏失稳模式、历史地震和地下水位共同影响下的斜坡长期演化过程、滑坡运移及沿程基底侵蚀过程开展了深入研究。主要研究成果如下:(1)新磨斜坡属于典型的双平面破坏。斜坡稳定性主要受软弱板岩夹层和锁固段层间岩体抗剪强度控制,而与岩体内垂直于层面和滑动方向的节理J2(θ=90°)无关。极限平衡分析发现双平面破坏时滑体内部存在内部剪切面,主、被动块沿内部剪切面发生错动时,斜坡表面便会出现鼓胀裂缝,极限平衡计算内部剪切面在坡表出露的高程与实际观测鼓胀裂缝的位置吻合。内部剪切面的破坏发生在锁固段破坏之后,可以作为斜坡破坏的指示性标志。(2)滑体的厚高比d/H和岩体结构面特性是影响陡倾顺层斜坡破坏模式的主要因素。本文提出了一种新的陡倾顺层斜坡破坏模式分类,根据软弱结构面空间特征将斜坡破坏模式划分为三个大类和九个小类,并给出了相应的d/H值参考范围及稳定性计算的建议公式,为陡倾顺层斜坡潜在破坏模式分析和稳定性评价提供了参考依据。(3)根据数值模拟结果将叠溪地震后新磨斜坡演化过程分为四个阶段:阶段I,变形活跃期,叠溪地震后持续约6-7年,变形表现为波动式的持续增加,其中包括部分不可恢复的塑性变形;阶段II,休眠期,持续至汶川地震前,变形转变为由水位波动引起的mm级弹性变形,或称为“斜坡呼吸”现象,偶有位移突增出现;阶段III,变形活跃期,汶川地震后持续约8年,变形曲线呈阶梯状稳定上升,在雨季位移持续增长,进入旱季后增加放缓或停滞;阶段IV,加速失稳期,斜坡破坏后开始加速变形直至滑坡发生,滑前观察到的变形特征推测这一时期至少持续了9个月。根据遥感变形监测数据推测新磨斜坡锁固段完全破坏发生在2016年雨季开始后至2016年5月17日之间。(4)针对3DEC前处理功能上的不足,本论文提出了一种新的复杂滑坡数值模型的前处理方法,采用三棱柱块体构建滑床与滑体,通过Voronoi多面体模拟滑动路径上的老滑坡堆积物,实现了复杂滑坡的快速构建。离散元模拟结果表明新磨滑坡经历了两次加速和减速过程,第一次减速是由于滑体侵蚀下方的老滑坡堆积物引起,第二次减速是由于滑坡进入沟底地形变得平坦导致。滑坡平均速度在5.2 s时达到第一次峰值51.1 m/s,在26 s时达到第二次峰值50.2 m/s。滑坡从整体失稳到运动停止共持续约120 s,主滑动阶段约60 s,与滑坡地震动信号推断的主滑阶段时长吻合。滑坡基底侵蚀机制包括前缘耕犁和基底磨蚀两种模式,在基底有限供给条件下,前缘耕犁为滑坡基底的主要侵蚀机制,相对来说基底磨蚀作用较弱。尽管基底侵蚀导致滑坡总的势能增加,但干燥基底的侵蚀会导致更多的摩擦能消耗并降低碎屑流流动性。

关键词：新磨滑坡破坏模式失稳演化运移过程基底侵蚀