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。      

藏东南察达沟谷典型高位斜坡特征及风险分析

察达沟谷位于藏东南洛隆县腊久乡冻措曲下游段,为一典型的冰蚀"U"型谷,两岸高陡岸坡发育,其中察达1号高位斜坡位于某拟建线路车站东南侧,高程3700～5328 m,坡体及坡脚堆积大量块石、碎石、角砾等松散物.斜坡顶部为宗白群砾岩岩壁,高300～500 m,距拟建铁路车站水平距离约2.6 km.由于斜坡地质条件复杂,堆积体...     

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。      

藏东南鲁朗-通麦崩塌滑坡孕灾地质背景特征研究

藏东南的喜马拉雅东构造结地区作为青藏高原隆升最快的地区之一,其复杂的地质背景条件决定了该区工程地质问题具有复杂性和特殊性,并孕育了多种地质灾害。利用测窗、节理裂隙分期配套等野外调查方法以及遥感影像解译,分析总结了藏东南地区鲁朗至通麦不同区段崩塌滑坡地质灾害的孕灾地质背景,据此将研究区划分为四段,分别为鲁朗-东久段、东久-拉月段、拉月-排龙段、排龙-通麦段,每一区段分别对应了不同的孕灾地质条件特征,由此也决定了区段内崩滑地质灾害的性质、变形破坏模式、规模。相关成果可用于藏东南崩塌滑坡地质灾害的早期识别和风险评价。      

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。     

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...     

西藏易贡巨型超高速远程滑坡地质灾害链特征研析

易贡巨型山体崩塌-滑坡是国内规模最大的超高速远程滑坡.该滑坡位于西藏波密县易贡乡境内的扎木弄沟源头至沟口外的易贡藏布两岸.滑坡的最大水平位移为6.7～7.0km,其堆积体前缘最大宽度约3.0km,纵向最大长度4.6km,最大厚度近80m,滑坡体表面总面积为8.69km2,体积达3.0×108m3.从山体崩塌开始到滑坡滑动直至停积就位,仅用了约3min,滑坡平均运动速度为37～39m/s.在受到巨大撞击和在高速运动中解体的崩塌岩块因其质量大而分布在滑坡体的中后部,滑坡体前缘及两侧是混有大量空气、粉尘和富水的碎屑物质形成的碎屑流堆积.因在运动中主流线与两侧的速度有差异,产生的剪切力以及主流前缘受到原堆积垅的阻挡,使两侧富含高密度气团的碎屑流运动分别出现典型的左旋及右旋的涡流特征.高速碎屑流使滑坡堆积体两侧及前缘普遍受到裹夹着砂、石与水的高密度气团冲击.从滑坡体的主堆积区向前缘和两侧清楚地呈现出密度流差异,并受原始地形影响,表现为不对称的堆积特点.滑坡在高速运动过程中具有明显的气垫效应,在坠落停积后大量气体快速逸出,并伴有喷水冒砂和局部塌陷等现象.该滑坡是受区域性强烈上升、丰富的降水以及断裂构造等因素控制,由地形条件、地层结构、岩体物理力学性质、岩石原生结构面及次生裂隙受冻融作用影响等多种因素共同制约,在 超量冰雪融水的诱发下,导致花岗岩体内空隙水压力剧增,引起山体崩塌(一次性崩塌体积达3.0×107m3 ,崩塌岩体垂直下落高度约2580m),尔后激发的具有崩塌-滑坡一体化特征的巨型超高速远程滑坡.该滑坡的不确定周期与继发性特征完全不同于一些大型的蠕动性滑坡.将这起巨型山体崩塌-滑坡及其影响的空间范围与历时时间联系起来研究,不难发现该滑坡是在一个特定的时空范围内,通过超量冰雪融水引发山体崩塌,以山体崩塌激发超高速远程滑坡,又以滑坡体堵塞易贡藏布成湖的方式,导致上游湖水淹没周边大范围农田、茶场、草场、房舍及森林而成灾,尔后通过湖水溃决方式冲毁易贡藏布、帕隆藏布、雅鲁藏布江及其两岸的所有桥梁、交通及通信设施,并使其下游沿江地区长达450km范围的居民受害.最终以洪水冲蚀河谷坡脚,造成数百km河谷地段发生不同程度的坡脚失稳,致使沿江河两岸的河谷发生崩塌、滑坡,形成浅层牵引式滑坡带等次生地质灾害而告结束.由此认定该滑坡是一个具有明显时间序列、以山体崩塌激发高速远程滑坡为主、有超常危害性的巨型滑坡地质灾害链.     

高速远程滑坡颗粒流研究进展

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.      

强震区高位滑坡远程灾害特征研究——以四川茂县新磨滑坡为例

近年来,在汶川地震等强震区常发生一种特大的高位滑坡地质灾害,它从高陡斜坡上部位置剪出并形成凌空加速坠落,具有撞击粉碎效应和动力侵蚀效应,导致滑体解体碎化,从而转化为高速远程碎屑流滑动或泥石流流动,并铲刮下部岩土体,使体积明显增加。新磨滑坡就是这种典型,它发生于2017年6月24日,滑坡后缘高程约3450m,前缘高程约2250 m,高差1200 m,水平距离2800 m,堆积体体积达1637×10~4m~3,摧毁了新磨村村庄,导致83人死亡。新磨滑坡地处叠溪较场弧形构造带前弧西翼,母岩为中三叠统中厚层变砂岩夹板岩,是1933年叠溪Ms7.5级震中区(烈度X度)和汶川Ms8.0级强震区(烈度IX度),形成震裂山体。滑源区分布多组不连续结构面,将厚层块状岩体分割成碎裂块体,在高程3150~3450 m区间形成明显的压裂鼓胀区,特别是存在2组反倾节理带,具有典型的"锁固段"失稳机理。滑坡体高位剪出滑动,连续加载并堆积于斜坡体上部,体积达390×10~4m~3,导致残坡积岩土层失稳并转化为管道型碎屑流;碎屑流高速流滑至斜坡下部老滑坡堆积体后,因前方地形开阔、坡度变缓,转化为扩散型碎屑流散落堆积,具有"高速远程"成灾模式。据此,可建立强震山区高位滑坡的早期识别方法,当陡倾山脊存在大型岩质高位滑坡时,应当考虑冲击作用带来的动力侵蚀效应和堆积加载效应,特别是沿沟谷赋存丰富的地下水时,发生高速远程滑坡的可能性将明显增加。因此,在地质灾害调查排查中,在高位岩质滑坡剪出口下方的斜坡堆积体上的聚居区等应划定为地质灾害危险区。在强震山区地质灾害研究中,不仅应采用静力学理论分析滑坡的失稳机理,而且应采用动力学方法加强运动过程的成灾模式研究。     

高位远程滑坡冲击铲刮效应研究进展及问题

冲击铲刮效应一直是中国西南山区高位岩质滑坡动力学研究的热点问题。文章在开展大量的野外调查基础上,结合目前国内外的研究现状,对目前的基础理论和研究方法进行了归纳总结;从国内外高位远程铲刮型滑坡的典型案例入手,总结了高位远程滑坡的冲击铲刮模式主要有嵌入铲起模式、裹挟刮带模式、冲击滑移模式和冲击飞溅模式;提出了在高位滑坡冲击铲刮研究中的难点和重点问题;并在理论解析、数值计算、人工智能和风险预测方面对今后的冲击铲刮研究思路进行了展望。目的是为冲击铲刮效应响应下的高位滑坡成灾模式和动力学特征分析提供重要的研究基础,为高位远程滑坡动力研究、科学防灾减灾和科学救援工作提供技术支撑。     

鸡尾山高速远程滑坡—碎屑流动力学特征分析

以武隆鸡尾山滑坡为例,通过灾害形成地质环境条件的调查,概述了鸡尾山滑坡失稳诱发因素,包括:上硬下软的地层结构、岩溶发育、高陡地形地貌条件和采矿活动等;介绍了鸡尾山斜倾厚层滑坡视向滑动的基本模式,为"后部块体驱动-前缘关键块体瞬时失稳"。在此基础上,根据鸡尾山滑坡的运动和堆积特征,将滑坡分为滑源区和堆积区,通过二维DAN-W模拟,选取Frctional、Voellmy等流变模型,模拟了滑坡运动的整个过程,得到滑坡堆积体的体积、厚度和滑坡运动速度的变化规律,与实际情况基本一致。并且为西南山区高速远程滑坡成灾范围及滑动堆积特征的模拟分析提供了相应的依据。     

强降雨条件下碎屑岩滑坡远程运动模拟分析——以牛儿湾滑坡为例

中国西南砂泥岩地层山区在强降雨条件下频发远程滑坡灾害,是防灾减灾领域亟待解决的关键问题。以2020年7月13日重庆武隆牛儿湾滑坡为例,通过无人机航飞、野外调查和地质条件分析等手段,运用PFC^3D模拟,对中国西南砂泥岩地层山区强降雨条件下流化滑坡远程运动成灾模式开展研究。研究结果显示：独特的地层结构(上部为第四系残坡积土,下部为砂泥岩)是导致滑坡顺层失稳,并远程流化运动的根本原因;强降雨条件是导致滑坡深层失稳、整体下滑,同时使表层残破积土层饱水流化远程运动的关键影响因素;顺层滑坡远程流化成灾模式主要表现出下层整体滑移、中层粗细颗粒混合和上层饱水流化的特征,流化过程可分为整体高位失稳—混合加速—运动流化堆积三个阶段。基于以上研究,认为砂泥岩地层山区的远程流化滑坡风险调查与预测过程应当充分基于滑体远程流化运动的成灾特点进行调查与评价,以此为防灾减灾提供定量化科学依据。     

四川都江堰三溪村710高位山体滑坡研究

2013年7月10日上午10时,四川都江堰市中兴镇三溪村受极端暴雨影响发生高位山体滑坡灾害,滑坡-碎屑堆积体方量超过150104m3,其中1#滑坡-碎屑堆积体长度1.26km,造成三溪村一组重大人员伤亡。笔者在野外实地调查和室内研究分析的基础上,总结了都江堰三溪村滑坡的基本特征,研究了其启动运动机制和滑动速度,主要认识如下：（1）该滑坡为一处高位山体滑坡,后缘白垩系砂砾岩地层高速滑动后剧烈撞击-铲刮-偏转后铲动坡体上的松散堆积层而形成高位山体滑坡-碎屑流灾害。（2）根据滑坡的运动及堆积特征,将1#滑坡划分为砂砾岩滑动区、碰撞铲刮区和碎屑流堆积覆盖区3部分。（3）7月8日8时至10日8时,中兴镇三溪村的持续强降雨天气过程（都江堰市3d的降雨量相当于该地区年降雨总量的44.1%）,直接触发了滑坡的发生。（4）三溪村滑坡的发生受2008年汶川地震、特殊的岩土体性质、地形地貌条件以及极端暴雨事件的综合影响,地震、地形为其发育提供了基础条件,极端暴雨事件为其直接诱发因素。（5）建议加强高位山体滑坡的研究,尤其是远程滑坡-碎屑流的早期识别和预警。     

都江堰庙坝地震高位滑坡特征与成因机理研究

5 12 汶川地震诱发了数以万计的滑坡,其中有一类地震高位滑坡呈现出不同于典型滑坡破坏运动模式,都江堰市虹口乡庙坝滑坡就是其中的典型代表。庙坝滑坡位于龙门山中央断裂带中段,滑坡方量约113104m3。作者通过对庙坝滑坡详细深入调查和综合分析,力求揭示该滑坡的特征及形成机制,并且对该滑坡进行了详细分区。根据该滑坡的分区及动力特征,作者认为其形成过程可概括为:孕育-启动加速-高速运动-停积堆积。在孕育阶段,作者把强震对斜坡岩体产生的加速度耦合坡体结构解释了其高速剪出的原因,其成因模式类似于拉裂-散体滑移拉裂-顺层滑移的空间组合; 在启动高度运动阶段,作者耦合该滑坡地形地貌,对抛射体进行了运动程式分析,该滑坡平均运动速度为20.1m s-1,整个形成过程仅用了32s; 在停积堆积阶段,作者耦合坡体植被及微地貌解释了上部堆积区(Ⅲ1)形成的特殊性。基于以上滑坡形成机制的分析,作者得出地球内外动力的耦合作用正是该地震高位滑坡形成的原因。     

鸡尾山高速远程滑坡运动特征及数值模拟分析

本文在对鸡尾山高速远程滑坡的详细地质调查的基础上,分析了该滑坡地质环境背景特征、滑源区特征和堆积区特征。将滑坡后破坏运动主要分为失稳下滑、碰撞解体和滑行堆积3个阶段的运动特征,建立鸡尾山高速远程滑坡运动特征的地质模型。结合DAN-3D数值软件,选用FVF组合模型对该滑坡的运动特征进行了模拟,最后得到了滑坡堆积、铲刮区域和滑动距离等方面的特征。通过对比分析,鸡尾山滑坡模拟后的运动特征与所建立的地质模型基本符合,模拟的堆积形态与实际情况基本一致。由此可以说明,该分析方法可以为高速远程滑坡成灾范围进行早期评估及预测,为该类滑坡的研究提供一定的帮助。     

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。     

金沙江结合带高位远程滑坡灾害链式特征遥感动态分析

金沙江结合带由于地质构造发育,地震活动频繁,河谷切割强烈,岸坡高陡狭窄, 岩体极为破碎,历史上发生过多起大型滑坡堵江事件。以白格滑坡两次堵江事件（2018年10月11日、2018年11月3日）为例,采用2009年12月4日至2020年10月16日多期、多源卫星遥感数据源,通过遥感判识、对比分析等方法对滑坡体滑前斜坡变形特征、滑后滑坡堆积特征、滑后斜坡残留体变形特征进行特大型堵江滑坡链式特征遥感动态分析。根据多期遥感影像,将白格滑坡变形特征划分为早期滑动变形阶段（2009—2011年）、稳定变形阶段（2011—2015年）、快速变形阶段（2015—2017年）、剧烈变形阶段（2017—2018年）、变形破坏阶段（2018年以后）等5个阶段。根据滑坡第一次滑后的变形破坏特征,将滑坡划分为滑源区、铲刮区、堆积区以及拉裂变形区。根据滑坡第二次滑后的变形破坏特征,将滑坡划分为二次滑坡滑源区、二次滑坡堆积区（堰塞体）、二次铲刮（堆积）区、二次铲刮区影响区以及拉裂变形区。基于上述研究成果,对白格滑坡灾害链式特征进行总结分析,为金沙江结合带高位远程滑坡灾害链式特征研究提供参考。     

岩体结构效应与长远程滑坡动力学

岩体结构是岩体的固有属性。结构面和结构体是岩体结构的组成单元,当岩体发生形变时,这些单元会起到控制作用（谷德振,1979）。长远程岩质滑坡中岩体结构单元往往伴随着整个滑坡运动的过程,这是由于岩体内在的结构控制着岩体变形、破坏的机制与运动方式。虽然目前存在多种关于长远程滑坡的理论假设和基于各种理论假设的实现模型,然而这些模型的大多忽略了岩体结构效应这一本质问题。本文在系统总结了目前已有长远程滑坡理论和模型的基础上,讨论了长远程岩质滑坡动力学关键参数,动力学机制和动力学过程模型中的关键岩体结构效应问题,提出了考虑岩体结构效应的滑坡动力学可能的研究方向。     

西藏波密易贡高速巨型滑坡特征及减灾研究

2000年4月9日晚,西藏林芝地区波密县易贡藏布河发生巨型高速滑坡。滑坡经历了高位滑动-碎屑流-土石水气浪-泥石流-次级滑坡等过程,具复合性。滑坡由5520m高程的雪山向下高速滑动,历时约10min,滑程8km,堆积于约2190m高程的易贡藏布江,形成坝高54m,长约2500m,库容可达288×108m3,体积约2.8×108～3.0×108m3的滑坡堰塞湖。为了减轻水位上涨对湖区4000多人员的淹没危害和防止滑坡“溃坝”对下游318国道及雅鲁藏布江大峡谷地区的危害,采用了在坝体开渠引流降低溃坝高程和湖水库容的减灾措施。     

贵阳市沙冲路滑坡灾害特征及成因研究

本文以实地调查资料为基础,分析和论述了沙冲路滑坡灾害形成的地质环境、形成机理、运动特征及诱发因素,总结出防治该类滑坡的一些经验和教训,为研究同类滑坡提供有益的启示。