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基底刮铲效应对岩石碎屑流停积过程的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
岩石碎屑流在运移停积过程中,对运移路径存在强烈的刮铲效应。首先分析总结了碎屑流基底刮铲效应的特征,然后采用二维颗粒离散元模拟方法模拟岩石碎屑流水平基底上刮铲。模拟试验证明了基底刮铲效应可以增强岩石碎屑流在水平面上的运移停积能力。通过进一步研究水平基底物理力学性质和分层情况对刮铲效应和岩石碎屑流运移过程的影响,证明了减小基底物质的强度会增强刮铲效应,但基底表层松散堆积物质低密度、低强度的特点才是影响岩石碎屑流最大运移堆积距离的关键因素,并具有类似润滑剂的特性;相对地,基底底层高强度、高密度物质的强度变化对最大运移距离影响很小。 相似文献
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青藏高原高山峡谷区常发育崩滑碎屑流,这种灾害具有发育边坡高陡、碎屑流高能且坡脚撞击剧烈等特点。为了解这种碎屑流的运动规律及其堆积特征,设计并建立了自由下落的碎屑集合体撞击与停积过程的模型实验装置。考虑撞击过程对碎屑流运动和堆积的影响,获取不同粒径大小、体积、下落高度条件下,碎屑集合体的运动与堆积图像和定量化数据,并据此观察分析碎屑流的运动规律和堆积特征。主要结论如下:（1）碎屑集合体底部首先撞击地面,随后颗粒挤压形成剪切面,颗粒在剪切面上进行扩散运动并最终堆积。（2）撞击阶段,颗粒之间显著的动量传递作用致使碎屑集合体前缘颗粒运动速度较快、距离更远,并产生离散堆积现象。（3）自堆积重心至边缘,碎屑集合体的堆积厚度逐渐减小;堆积形态在运动初期呈近圆形,最终形态呈近菱形;运动中的力学过程导致出现横向脊和X型共轭脊现象。（4）碎屑集合体的粒径越小,体积越大,其主体运动距离、主体覆盖面积越大以及运动速度越快;体积与最大堆积厚度呈正相关关系;下落高度越小,其最大堆积厚度越大,运动速度越慢,与主体覆盖面积大体上呈负相关关系。（5）体积条件对碎屑集合体的堆积特征影响最大,粒径大小其次,下落高度影响最小。该研究可为川藏铁路沿线的工程结构设计及碎屑流的防治工作提供理论基础。 相似文献
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滑坡运动场地上的沟谷地形，对滑坡运动产生约束、偏转、导流、阻止等作用，导致了滑坡运动距离的差异。根据滑坡滑源区、运移区的运动方向与沟谷堆积区延伸方向的夹角，将沟谷型滑坡划分为沟谷顺直型和沟谷偏转型两种类型。通过建立滑坡体积、沟谷地形参数与运动参数的非线性回归模型，分析体积及地形参数变化率对沟谷型滑坡运动距离变化的影响特征。研究表明:随体积增加，沟谷顺直型和沟谷偏转型滑坡的运动距离差异逐渐增大。体积作为滑坡运动距离的显著性因素，其原因在于滑坡体积在数量级上的差异，而在同一数量级内，体积变化仅对沟谷型滑坡最大水平运动距离变化的影响最大；滑源区和沟谷堆积区坡度的变化对垂直运动距离和堆积区水平运动距离影响大于滑坡体积。偏转角度对沟谷偏转型滑坡运动距离的影响较小，其原因在于沟谷区地形坡度显著影响了偏转角度对滑坡运动距离的作用。研究结果为沟谷型滑坡的致灾程度评估提供了参考依据。 相似文献
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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。 相似文献
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滑坡?碎屑流的远程运动距离是碎屑流体所能够达到的最大堆积距离,是灾害预警和评估的重要指标。通过总结已有碎屑流运动距离研究成果,从岩体势能入手开展研究,并结合量纲分析,首先建立了运动距离与势能之间的基本方程。其后,采用4种颗粒材料开展岩质碎屑流滑槽试验,研究碎屑体体积V、滑移区坡度?、碎屑粒径d以及最大垂直运动距离H等对碎屑流运动距离L的影响,通过逐步拟合回归,建立了基于势能的岩质滑坡?碎屑流最大水平运动距离的计算公式。最后,采用汶川地震触发的38个岩质碎屑流以及17个其他典型岩质滑坡碎屑流数据对计算公式进行了验证,结果表明,考虑该运动距离计算公式具有较好的可靠性,能够为山区滑坡?碎屑流灾害预警工作提供理论指导。 相似文献
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由坡度和挡墙倾角的改变造成碎屑流冲击力学模型的改变是目前被忽略的问题。在碎屑流冲击倾式拦挡墙物理试验的基础上,利用离散元数值计算方法研究了坡度对碎屑流冲击立式拦挡墙（墙面与地面的夹角为90°）力学特征的影响,依据死区颗粒堆积特征,流动层颗粒冲击特征以及二者的相互作用特征提出了两种新力学模型：由倾斜冲击挡墙向坡面堆积转变的力学模型和考虑流动层对死区冲切摩擦作用的水平直接冲击力学模型。对不同冲击力学模型进行了验证分析,结果表明：坡度和挡墙倾角改变了死区的堆积特征从而改变了流动层的冲击方向和冲击力大小。当坡度小于40°时,碎屑流流动层首先沿死区上覆面倾斜冲击挡墙,在最大冲击力作用时刻,流动在坡面层状堆积,最大法向冲击合力可按静土压力公式估算。随着坡度的增大,在最大冲击力时刻,流动层颗粒直接冲击挡墙,但由于死区颗粒对流动层颗粒具有摩擦缓冲减速作用,大幅降低了流动层对挡墙的直接冲击力。此时死区对挡墙的作用力主要包括3个部分：流动层沿坡面冲击死区,由死区传递至挡墙的冲击力、流动层对死区的冲切摩擦力以及死区自重的静土压力。死区对挡墙作用力占最大法向冲击合力的比例增大至90%左右。当坡度由40°增大到50°时,在最大法向冲击合力作用时刻,流动层对死区的冲切摩擦力占最大冲击力的比例由15%增大到49%,流动层与死区之间的摩擦系数由滚动摩擦系数转变为静摩擦系数。提出的流动层对死区的冲切摩擦力为碎屑流冲击刚性挡墙力学计算模型提供了新的研究思路。 相似文献
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基于不同侵蚀模型的高速崩滑碎屑流动力过程模拟分析 总被引：1，自引：0，他引：1
为实现高速崩滑碎屑流沿程侵蚀动力过程的模拟分析,采用连续理论方法对NomashRiver碎屑流动力过程进行了数值模拟。其中,在连续理论模型中采用3种不同侵蚀速率模型,并采用HLLC近似Riemann解对有限体积数值离散控制体单元的界面通量进行了计算求解。致灾范围及运动时间的计算结果均与实际灾害情况吻合良好,验证了计算模拟的正确有效性,并对最终堆积深度、运动速度和侵蚀区域侵蚀深度进行了分析讨论。结果显示:采用McDougall侵蚀模型得到的最终堆积平均深度和最大深度与实测情况较为接近;每个时刻采用Medina侵蚀模型得到的最大速度值最大,其次是采用McDougall侵蚀模型的结果,最后是采用Pitman侵蚀模型的结果;采用McDougall侵蚀模型得到的侵蚀深度分布较为连续,其最大值8.1m与估测值8m比较接近,采用Medina侵蚀模型和Pitman侵蚀模型得到的侵蚀深度结果则较为分散,其最大值分别为10.9m和8.6m。 相似文献
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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改变。（3）随滑坡规模的增大,Lmax、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。 相似文献
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贵州省六盘水水城高位远程滑坡流态化运动过程分析 总被引：1，自引：0，他引：1
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。 相似文献
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2018年10月17日,西藏自治区雅鲁藏布江西岸色东普沟发生冰崩岩崩,冲刷侵蚀下部冰积堆积体和沟床松散堆积物,形成碎屑流冲入雅鲁藏布江,堆积后形成堰塞坝堵塞河道,严重影响当地居民安全和社会经济发展。本文基于真实遥感影像建立三维数值模型,利用DAN3D分析其动力学特征,选取Frictional-Voellmy复合模型反演得到碎屑流堆积特征、滑体运动速度和铲刮深度等动力特征参数,与实际勘察结果基本一致,具有较好的可靠性。在野外勘察基础上,结合高密度电阻率法揭示了色东普沟崩滑-碎屑流堆积特征,结果表明DAN3D能够较好地模拟滑体的堆积形态和最大厚度,验证了DAN3D模拟的有效性,研究结论及方法对于此类灾害的机理研究及未来防治工程提供了新的研究思路。 相似文献
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冰-岩碎屑流是一种发育在高寒山区、含固态水的特殊碎屑流,具有超强的运动性。冰屑对提高冰-岩碎屑流运动性至关重要,但对其认识仍较为不足。通过对2000年易贡滑坡的灾史资料分析和野外调查,指出易贡滑坡启动时携带冰川冰体、运动时铲刮含冰碎屑物,而且具有规模大、冲出距离远的运动特性,是典型的冰-岩碎屑流。进而引入斜槽实验模拟岩土体上覆冰川冰体失稳下滑的过程,验证调查发现的堆积体前端坑洞群问题,探讨冰-岩碎屑材料冲出距离与含冰量、冰屑岩屑粒径比的关系。研究发现,冰屑可能包裹在碎屑流前端并全程参与碎屑流运动,在停积后由于融化而在堆积体上形成坑洞。被包裹的冰屑能够提高冰-岩碎屑材料的冲出距离,但含冰量较大时冰屑可能由于黏结成团、不易进入碎屑流内部而导致冲出距离变小。由此归结得到,冰屑提高碎屑流冲出距离的一个重要前提为冰屑进入碎屑流内部,当冰屑与岩屑的粒径比越小时冰屑越容易进入。这项研究工作为认识冰屑影响提供了坑洞调查法和斜槽实验法,研究成果有助于更为深入地认识冰-岩碎屑流运动特性的冰屑影响机理,为预防冰-岩碎屑流的远程致灾提供科学依据。 相似文献
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冰-岩碎屑流是高寒山区陡峭山体斜坡区冰崩、岩崩或滑坡解体后形成的冰屑、岩块和土颗粒混合体高速流动现象.由于裹挟了冰屑,冰-岩碎屑流具有超强的运动性,屡屡引发震惊世人的灾难性事件,是全球气候变暖大背景下地质灾害研究的热点与前沿问题.通过对近40余年来的研究进展进行梳理和评述,指出了冰-岩碎屑流的概念由来和主流定义方法,阐述了其成因机制的气候敏感性,结合典型实例论述了区域发育特征,重点分析了运动特征、减阻机理和冰屑影响机制.冰-岩碎屑流的超强运动性被认为与低摩擦冰减阻机理、摩擦热融减阻机理、侧限约束减阻机理密切相关.冰屑作为材料组分和融水来源,能够降低界面摩擦、改变冰-水-岩相互作用,进而形成复杂的热-水-力耦合作用.今后应加强研究冰-岩碎屑流事件的成因机制和时空分布规律、运动特性和冰屑影响机制、过程演化观测与预警评估技术,以期揭示冰-岩碎屑流运动机理,为冰-岩碎屑流及链生灾害的科学减灾提供有力支撑. 相似文献
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YuZhang Bi YanJun Du SiMing He XinPo Sun DongPo Wang XinPo Li Heng Liang Yong Wu 《Landslides》2018,15(5):1029-1043
In mountainous areas, channelized rock avalanches swarm downslope leading to large impact forces on building structures in residential areas. Arrays of rock avalanche baffles are usually installed in front of rigid barriers to attenuate the flow energy of rock avalanches. However, previous studies have not sufficiently addressed the mechanisms of interaction between the rock avalanches and baffles. In addition, empirical design approaches such as debris flow (Tang et al., Quat Int 250:63–73, 2012), rockfall (Spang and Rautenstrauch, 1237–1243, 1988), snow avalanches (Favier et al., 14:3–15, 2012), and rock avalanches (Manzella and Labiouse, Landslides 10:23–36, 2013), which are applied in natural geo-disasters mitigation cannot met construction requirements. This study presents details of numerical modeling using the discrete element method (DEM) to investigate the effect of the configuration of baffles (number and spacing of baffle columns and rows) on the impact force that rock avalanches exert on baffles. The numerical modeling is firstly conducted to provide insights into the flow interaction between rock avalanches and an array of baffles. Then, a modeling analysis is made to investigate the change pattern of the impact force with respect to baffle configurations. The results demonstrate that three crucial influencing factors (baffle row numbers, baffle column spacing, and baffle row spacing) have close relationship with energy dissipation of baffles. Interestingly, it is found that capacity of energy dissipation of baffles increases with increasing baffle row numbers and baffle row spacing, while it decreases with increasing baffle column spacing. The results obtained from this study are useful for facilitating design of baffles against rock avalanches. 相似文献
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Destructive landslides are common in west central British Columbia. Landslides include debris flows and slides, earth flows
and flowslides, rock falls, slides, and avalanches, and complex landslides involving both rock and soil. Pipelines, hydrotransmission
lines, roads, and railways have all been impacted by these landslides, disrupting service to communities. We provide examples
of the destructive landslides, their impacts, and the climatic conditions associated with the failures. We also consider future
landsliding potential for west central British Columbia under climate change scenarios. 相似文献
15.
Numerical modeling of debris avalanche propagation from collapse of volcanic edifices 总被引：5，自引：3，他引：2
Debris avalanches produced from the collapse of volcanic edifices are destructive events that involve volumes up to two orders of magnitude larger (cubic kilometer) than most non-volcanic rock and debris avalanches. We replicate the motion and spreading of several volcanic collapses by means of a depth-averaged quasi-3D numerical code. The model assumes a frictional internal rheology and a variable basal rheology (i.e frictional, Voellmy and plastic). We back analyzed seven case-studies against observations reported in the literature to provide a set of calibrated cases. The ASTER and SRTM satellite-derived digital elevation models were used as topographic data. The numerical model captures the main features of the propagation process, including travel distance, lateral spreading and run up. At varying triggering factors and material characteristics the best fitting parameters span in a narrow interval and differ from those typical of non-volcanic rock and debris avalanches. The bulk basal friction angles (the sole parameter required in the frictional rheology) range within 3° and 7.5° whereas typical values for non-volcanic debris avalanches vary from 11° to 31°. The consistency of the back analyzed parameters is encouraging for a possible use of the model in the perspective of hazard mapping. The reconstruction of the pre-event topography is critical, and it is associated to large uncertainty. The quality of the terrain data, more than the resolution of the DEMs used, is relevant for the modeling. Resampling the original square grid to larger cell sizes determines a low increase in the back analyzed rheological parameters, as a result of the lower roughness of the terrain. 相似文献
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颗粒流是高速远程滑坡物质演化过程的一个重要阶段,也是从细观角度揭示其超常运动特性的重要手段.颗粒流所采用的主要研究方法以及取得的重要理论成果,可以为高速远程滑坡动力学机理的研究提供重要的技术手段和理论支持.本文聚焦颗粒流研究进展,从颗粒流基本概念、流态特征及流变本构模型、颗粒流粒径分选机制等方面进行了系统梳理;进而,从理论、实验及数值计算模型3个方面对高速远程滑坡研究中颗粒流理论及方法的应用进行了系统性述评;在此基础上,提出了从颗粒流角度研究高速远程滑坡动力学机理涉及的关键科学问题:高速远程滑坡高流动性的起源涉及哪些物理过程？如何量化和模拟其多分散性和破碎过程？如何量化描述颗粒尺寸分布的时空演变及其与流动的耦合？如何从其沉积特征中探究流动的传播机制？针对这些问题,从基于沉积学特征的颗粒流物理力学过程、考虑尺度效应的颗粒流动力学特性研究、基于颗粒流力学过程的滑坡运动机理及其本构模型、新技术新方法的应用4个方面提出下一步应重点开展的研究工作. 相似文献
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我国西南岩溶山区地质环境脆弱，人类工程活动强烈，群死群伤的灾难性滑坡频发，造成严重的人员与财产损失。文章概述了西南岩溶山区大型崩滑灾害基本特征和防灾减灾的难点，提出了目前研究中亟待解决的关键科学技术问题，包括岩溶地质结构与管道流的相互孕灾机理、地下采动下大型崩滑灾害形成机制、灾害高位远程动力成灾模式、灾害早期识别与空间预测。针对这些问题，文章提出如下研究思路:通过多学科联合，重点研究岩溶山区大型崩滑灾害链的孕育发生规律与成灾模式，揭示岩溶管道-裂隙-孔隙地下水动力作用及孕灾过程和地下采动、库水波动等工程扰动环境下山体劣化损伤效应，构建岩溶崩滑灾害高速远程动力致灾机制与风险预测方法，形成早期识别、监测预警与综合防控技术及示范，为我国岩溶山区城镇化建设、重大工程安全运营提供科技支撑。 相似文献
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桩群是一种可有效耗散碎屑流运动能量，抑制碎屑流运动距离及速度的山地灾害防护结构。在碎屑流沟口与受灾体之间构建一组桩群减速带，可达到保护受灾体的目的。以物理模型试验为基础，开展弧型桩群、方型桩群和圆型桩群的沟槽型碎屑流冲击动力响应研究。讨论了3种不同类型的桩群对沟槽型碎屑流运动形态的影响，进一步开展弧型桩群的结构优化研究。结果表明：采用桩群结构可有效减小沟槽型碎屑流堆积距离并抑制其运动速度；3种不同形状桩群之间，弧型桩与方型桩的拦挡效果明显优于圆型桩；弧型桩由于凹槽式外型，对沟槽型碎屑流堆积面积、淤埋深度的抑制效果稍优于方型桩；在相同高度、直径等几何参数下，弧型桩体积比圆型桩小22.6%，比方型桩小39.2%，因此弧型桩的制作成本也相对较低；弧型桩排数从1排增加到3排，桩群拦挡率分别提升7.2%、4.5%；适量增加槽口与桩之间距离Ld可以有效提高弧型桩群防护结构的能量耗散效率。该研究可为桩群在沟槽型碎屑流防治工程中的应用提供理论及技术支持。 相似文献
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沟道型滑坡-碎屑流具有隐蔽性强、危险性高、力学机理复杂的特点,研究其运动距离预测模型具有重要的理论意义和实践意义。本文基于遥感GIS技术,结合野外调查,获取了汶川地震触发的38个沟道型滑坡-碎屑流的基础数据。通过相关性分析确定沟道型滑坡-碎屑流最大水平运动距离L的影响因素从大到小依次是滑坡体积V、最大垂直运动距离H、滑源区高差Hs、沟道段坡度β。采用逐步回归方法建立了滑坡-碎屑流最大水平运动距离L的最优多元回归模型,检验结果表明模型具有较高精度。将最优多元回归模型与国际上应用较多的滑坡运动距离和泥石流运动距离预测模型进行对比,表明考虑滑坡体积、地形落差和沟道段坡度的运动距离预测指标体系,具有最高的拟合优度和较好的物理含义,可为沟谷山区滑坡-碎屑流危险性评价提供参考依据。 相似文献