贵州水城“7.23”高位远程滑坡冲击铲刮效应分析

以2019年贵州水城“7.23”滑坡为例,采用现场调查、无人机航测和数值模拟技术,分析了滑坡的运动过程和冲击铲刮特征,结果表明：（1）水城“7.23”滑坡属典型的高位远程滑坡,滑体高位启动后冲击下方凸起山脊,铲刮地表残坡积土层,并解体形成碎屑流,最大铲刮深度可达11 m;（2）模拟结果显示,滑坡运动最大速度为30 m?s-1,最大动能达8 900 kJ,铲刮体积达46×104 m3,最终体积为116×104 m3,灾害放大效应明显;（3）水城滑坡的冲击铲刮过程可分为冲击嵌入→剪切推覆→裹挟混合三个阶段。     

四川茂县新磨村高位滑坡铲刮作用分析

2017年6月24日,四川省茂县叠溪镇新磨村发生高位顺层山体滑坡,滑动高差达1 160 m,滑动平距约2 200 m。该滑坡的滑动方量巨大,与其滑动过程中产生的铲刮效应有关。为分析其铲刮效应,文章通过现场调查、遥感影像解译和无人机航拍图像,确定该滑坡的滑动全过程为:多次历史地震造成滑坡源区岩体结构破碎,降雨沿顶部裂隙入渗导致水压力增大及石英砂岩中的薄层板岩软化,在长期疲劳效应下斜坡上部岩体最终发生滑动;上部滑体在运移过程中,对斜坡中部浅表风化层、部分基岩及下部老滑坡堆积体进行铲刮并重新堆积。采用Rockfall软件模拟源区滑体的运动路径、速度与能量,结果表明:在碎屑流区和老滑坡堆积区都存在明显的集中铲刮作用,整个滑坡的高危险区也主要位于该区域,所以危险性分区可代表不同滑坡区域的铲刮程度。计算得两个区域的铲刮方量分别为4.9×106,4.38×106 m3,滑坡总方量为13.35×106 m3。该模拟和计算方法迅速有效,可为以后类似滑坡的应急、救灾和铲刮方量计算提供参考。     

滑坡-碎屑流运动过程铲刮效应分析

通过采用垂直条分法把滑坡-碎屑流沿滑动方向等分为不同的部分,运用不平衡推力法求出滑坡-碎屑流失稳时滑块之间的初始条间力和初始加速度,计算得出滑坡-碎屑流的启动初速度。在滑坡运动过程中,运用Voellmy模型和摩尔库伦准则求出滑坡-碎屑流的铲刮深度,结合弹簧滑块模型可以得到运动过程中不同时刻滑块间的速度。通过不断迭代的方法当每个滑块的速度为零时,滑坡-碎屑流停止运动,此时即可得到滑坡-碎屑流的铲刮距离和铲刮长度。为了验证模型的正确性和实用性,用本文的计算结果和滑坡冲击铲刮试验的结果进行了对比结果比较吻合。     

西藏易贡高位远程滑坡研究进展与展望

高位远程滑坡指剪出口高、滑动距离长、体积大和速度快的滑坡,具有强动能、强烈碎屑化-流体化、铲刮效应等特征,滑坡及其诱发的灾害链对人类生命财产安全、路桥基础设施、水利水电工程等危害巨大。在遥感解译和野外调查的基础上,总结了2000年西藏易贡高位远程滑坡的研究进展,分析了滑坡启滑机制、体积、运动速度、堰塞湖体积、溃坝机制等,进一步揭示了内外动力耦合作用是西藏易贡高位远程滑坡的主要影响因素,以及该滑坡具有溯源侵蚀复发型的周期性启滑机制。基于GIS与高精度DEM进一步核算了易贡高位远程滑坡的体积,认为滑源区崩滑体体积约9225×10⁴ m³,滑坡堆积体体积约为2.81×10⁸～3.06×10⁸ m³,其中堆积体体积与国内外研究的认识基本一致。易贡滑坡崩滑源区还发育2个潜在失稳区,潜在崩滑体方量约1.86×10⁸ m³,一旦失稳可能再次形成滑坡-堵江-溃坝灾害链,危害巨大,故提出了进一步加强易贡高位远程滑坡潜在崩滑体稳定性研究、灾害链流域性影响...     

贵州省六盘水水城高位远程滑坡流态化运动过程分析

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。      

青藏高原高位远程滑坡动力学研究的新问题

高位远程滑坡动力学机理的研究一直是国际地质灾害领域的难点问题。在青藏高原, 由于地质条件复杂, 高位远程滑坡表现出更为复杂且强烈的动力作用, 出现超高位超远程的链式成灾模式。文章针对青藏高原高位远程滑坡所表现出的三种突出动力学效应——动力破碎效应、动力侵蚀效应以及流态化效应, 从地质特征调查、物理模型试验、数值分析三个层面进行了系统性的综述。针对青藏高原高位远程滑坡目前的研究现状提出了下一步要解决的三个关键科学问题: 极端地质环境下高位远程滑坡机理研究、基于尺寸效应的模型试验新方法研究和高位远程滑坡流域性灾害链研究。这些问题将为高位远程滑坡动力学机理的研究和服务工程建设中高位远程滑坡灾害的防灾减灾提供科学依据。      

从洛阳铲到冲击式洛阳钻

我们在野外遇到了如何利用洛阳铲打深钻的问题(10米左右),大家首先想到的就是用几根木棍接起来,加深钻进,但在实际工作中发现该方法有以下缺点:(一)不能保证井壁垂直,(二)提升下降一次很困难,(三)因棍太长,弯曲度太大,提升时易折断,甚至要发生人身事故。(四)效率不高。为     

藏东南高位远程滑坡动力学特征及研究难点

藏东南地区地理位置特殊、地形地貌独特、水力资源丰沛、战略地位重要,规划建设有诸多重大战略性基础设施和建设工程。受构造性隆升、地震活动、海洋性冰川、立体气候和人类工程活动等内外动力因素影响,该区域内密集发育高位远程滑坡地质灾害,严重威胁重大工程的安全运营。高位远程滑坡具有隐蔽性强、冲击力大、致灾范围广等特点,使得当前的研究面临“起滑机制不清、灾变机理不明、运动预测不准”的挑战,亟需解决复杂地质环境下高位远程滑坡具有的超高起滑势能、超强运动特性和超大致灾能力3个方面的科学问题,有待揭示藏东南地区孕灾环境特征和滑坡分布规律、高海拔脆性岩体起滑机制、高位崩滑体运动形态转化机制和崩滑体流态化远程运动机制等研究难点。基于这些成果构建的高位远程滑坡动力学将有助于指导藏东南重大工程规划建设中地质灾害风险防范的理论依据,对藏东南地区可持续发展具有重要的现实意义。     

高速远程滑坡超前冲击气浪三维动力学分析

为研究沟谷多级折射高速远程滑坡超前冲击气浪的特征,以牛圈沟滑坡三维地形形态为原型,采用CFD软件,引入Voellmy准则定义运动阻力,在反演碎屑流运动全过程的同时,对其冲击气浪的流场特征进行了数值模拟,分析其形成的动力学机制。结果表明：(1) 牛圈沟滑坡从启动到停止历时为119 s,最大速度出现在滑体内部靠近前缘处,峰值分别为14 s的52 m/s、27 s的55 m/s和50 s的49 m/s。(2) 气浪速度的最大值50 s时为38 m/s,其压强的最大值达657 Pa,相当于11级暴风。(3) 当碎屑流前方出现高大的障壁时,来不及扩散的高压气流产生极为明显的压强梯度;当其前方遇跌坎或翻越山脊冲向山坡下方在其速度瞬间增大的同时,强烈压缩前方空气并导致其压强值局部出现陡增。     

川藏交通廊道典型高位滑坡地质力学模式

川藏交通廊道穿越青藏高原东缘高山峡谷区,大型—巨型高位滑坡多发频发,是铁路、高速公路等交通设施规划建设必须考虑的重要因素。在区域成灾地质背景分析和现场调查的基础上,以地貌特征、斜坡岩体结构、促发条件等为基本要素,总结归纳了川藏交通廊道典型高位滑坡的6类地质力学模式,包括:堆积体滑移型、顺层滑移拉裂型、卸荷剪断型、岩溶贯通拉裂型、崩滑溃散型和构造控制型等。结合典型高位滑坡案例,重点剖析了各类滑坡启动的简化力学机制,并给出了相应的成因解析。综合考虑不同类型高位滑坡的控制因素和易发性分区结果,初步圈定了川藏铁路雅安—林芝段高位滑坡易发靶区,对高位滑坡隐患早期识别、重大工程选址选线和防灾减灾具有重要的指导作用。     

动态冲击下锦屏大理岩力学响应与能量特性

为了分析锦屏水电站大理岩的动力学响应和能量特性,采用分离式霍普金森压杆对岩样开展了动态压缩试验,并引入分形维数定量表征试样的破碎形态、能耗特性及其与应变率的内在关系。结果表明：动态载荷下大理岩应力-应变曲线初始压密段不明显,当应变率较低时,应力-应变曲线呈现出回弹现象;试样峰值应力随应变率的增大而增加,且动态抗压强度与应变率对数呈线性关系;试样能量时程曲线呈“S”型演化,入射能、反射能及透射能均随应变率的增高而增大,动态抗压强度与能耗密度呈对数增长关系;随着比能量耗散值或应变率的增加,试样破坏程度和分形维数均逐渐增大。本文研究对提高爆破等动态荷载下岩石损伤破坏机理的认知具有一定参考价值。     

基于CiteSpace的喀斯特石漠化国际研究进展

喀斯特石漠化蚕食区域土地资源,制约当地经济的可持续发展,受到国内外学者和政府的广泛关注。鉴于石漠化防治的长期性和艰巨性,梳理有关石漠化在国际上发表论文的相关研究进展,分析当前发展态势及研究前沿和热点,可为石漠化的治理与恢复提供支撑。本文以“Web of ScienceTM核心合集”为主要数据库,检索获取关于石漠化的英文发表成果。利用CiteSpace文献分析工具,进行石漠化研究进展的可视化表达和分析。结果显示：①对比全球的碳酸盐岩区域和人口分布发现,尽管石漠化在多国都有分布,但剧烈的人为扰动导致石漠化在中国西南岩溶地区最为突出;②中国在石漠化研究处于领先地位,国际上发文量最大,发文数大致经历了起步-缓增-稳增-快增的发展过程,中国学者研究与政府投入密切相关;③以贵州省为代表的中国西南地区是发文的核心区,石漠化监测与治理及其对生态环境影响是当前研究的热点和难点。文章综述喀斯特自然环境和人类活动及其交互效应对石漠化演替的影响过程,阐明了石漠化正逆演替过程造成的生态环境效应。综合已发表文献,指出未来需要从高精度石漠化自动制图技术、石漠化与人为活动互馈机制和石漠化恢复与生态环境提升协同路径等3个方面深入研究。     

冲击荷载下土体位移特征研究

建立了冲击荷载作用下土体动力压密有限元方程及其数值计算方法。用Ansys-Ls-dyna软件包对山西化肥厂地基冲击荷载作用后土体的动力响应进行了分析,得出了冲击荷载作用下分层土体中的位移分布特征及其它们的变化过程,计算结果与实测结果吻合较好。研究结果表明：冲击荷载作用下土体位移的影响范围为一椭球体。侧向加固半径距荷载作用中心接近2D(D为夯锤直径),荷载作用中心下加固深度能达到2D甚至更大。     

花岗岩残积土冲击损伤与损伤演化特性试验研究

选取东南沿海某建筑工程地基浅层残积土为试样,运用超声波岩土损伤检测技术,测试计算在不同冲击荷载作用下试样纵波波速。选用纵波波速为损伤变量进行损伤度计算,分析了冲击荷载冲击频率、冲量等参数对试样损伤度的影响关系。同时结合试样试验破坏实际情况,分析了冲击荷载作用下试样损伤演化破坏特性。结果表明,随着冲击频率和冲量的增大,残积土试样损伤度都有增大上升趋势;随着损伤度的增加,残积土冲击损伤演化过程可分为小变形、端部出现裂纹、前端1/3处鼓胀或出现裂纹、前端裂纹扩展与表面剥落等几个不同破坏阶段。研究结论为揭示动荷载作用下残积土动力损伤演化规律提供科学依据和量化参数。     

冻土冲击韧度与凿碎比能关系的试验研究

冻土的冲击韧度与试块破坏断口的平整度反映了冻土的冲击特性。冻土凿碎比能是表示凿碎单位体积冻土所消耗的功,它反映了冲击破碎冻土的能力。以冻结粘土为试样,利用摆锤式冲击试验仪进行不同温度、不同冲击能量的带缺口的冲击实验,利用凿测器进行了冻土凿碎比能试验。实验结果表明,冻结粘土的冲击韧度随温度降低而增大,随冲击能量的增加而增大。随温度的降低,试样的破坏断口的凹凸不平度增大,其范围在±3mm之间。随着温度的降低,冲击凿入深度越来越浅,冻土的硬度越来越大,钻进程度越来越难。通过回归分析,凿碎比能随着冲击韧度的增加而增大,且在冲击韧度一定的情况下,随着凿入次数的增加,凿碎比能增加的值越来越小,凿碎比能与冲击韧度的相关性较好,表明用冻土的冲击韧度来反映凿碎比能是可行的。     

土体受冲击时Rayleigh波作用机制探讨

土体受冲击作用(或称强夯)时Rayleigh波（简称R波）的产生与传播对土体起着不可忽视的作用,重点研究了R波在强夯加固地基中的作用,并结合土体的振动特性,对R波的传播特点、影响深度、引起的变形和体积变化规律进行了讨论。结果表明,R波为强夯法的有效加固波形,其影响深度约为一个波长左右,且对锤底土能起到加密作用,对夯坑以外的土表面在R波的传播过程中有变松作用。结合工程实例给出了成层地基土中R波弥散曲线的求解方法和科学估算强夯影响深度的方法。突破了一直沿用至今的Menard估算加固深度公式的局限。由此可得出,R波在强夯加固地基中有较大的贡献,并非是单纯的有害波的结论。     

武隆鸡尾山滑坡发生机制与裂缝成因分析

滑坡失稳运动的动力学过程及影响范围对滑坡灾害的风险区划分和防控具有重要影响。为了能准确且系统地分析滑坡失稳运动过程中的动力特性变化,对三峡库区湖北省秭归县盐关滑坡失稳运动过程详细调查分析,通过滑带土的室内环剪试验获得其残余强度变化规律及不同剪切速率的滑带土运动参数。采用适用于大变形模拟计算的物质点法(MPM),再现了盐关滑坡的2次运动堆积过程,并分析了滑坡运动过程中的速度、能量、冲击力等动力特性的动态变化与阶段特征。结果表明,盐关滑坡物质点法(MPM)模拟结果与现场勘测运动距离和滑坡堆积形态相吻合;滑坡2次运动过程均经历失稳启动、加速滑动、减速堆积和停止4个阶段;第一、二次滑动分别在第10、31 s时达到了1.9、3.2 m/s的速度峰值,总动能为1.57×10⁷、1.60×10⁸ J,冲击力峰值为7.82×10³、3.87×10⁴ kN;滑坡平均速度、总动能及最大冲击力均随滑距增加呈现先增加后减小的变化趋势。物质点法应用于滑坡动力学分析取得较好的效果,室内环剪试验获取的控制滑坡运动的滑带土残余摩擦系数为物质点法模拟计算提供了可靠的数据支撑。滑坡失稳运动过程的动力学特征在滑坡灾害范围和危害程度预测及风险评价中具有重要意义。