《JGR Soild Earth:周期振动下颗粒材料的相变变化对多次地震后引发山体滑坡的影响》

  • 来源专题:岩土力学与工程信息资源网
  • 编译者: 李娜娜
  • 发布时间:2024-10-16
  • 地震引发的山体滑坡已得到广泛认可。尽管对由单次地震引发的山体滑坡的地震响应进行了广泛研究,但对于地震序列和多次地震引起的山体滑坡的地震响应仍缺乏了解,并且多次地震下的动态弱化机制仍缺乏实验结果的支持。为了探索它们的地震响应特征和触发机制,成都理工大学胡伟教授团队探讨了多次地震事件引发的滑坡的地震响应特征和动态削弱机制。

    通过使用0.2-0.4毫米玻璃球在干燥条件下(室温湿度下)进行了不同振幅的多周期振动环剪试验,并通过动态三轴弯管系统分析了剪切模量的变化。实验结果表明,在振动过程中发生了同振滑移,并且随着振动周期的增加,样品在振动后逐渐滑移,最终导致加速失稳。由于振动周期的增加,样品从固态-半固态转变为液态。进一步的结果表明,剪切模量随着连续的振动周期逐渐减弱。多周期振动引起的样品剪切强度的弱化受到振幅、振动时间以及两个振动周期之间的时间间隔的影响。

    研究为了解多周期振动下颗粒材料的动态响应特征提供了宝贵的见解,有助于更好地理解多重地震事件引发的滑坡的复杂行为。相关研究成果发表于《Journal of

    Geophysical Research: Solid Earth》[1]。






    [1] Phase‐transition variations in granular materials under

    multi‐period vibrations: Implications for triggering landslides after multiple

    earthquakes



  • 原文来源:Luo H., Hu W., Xu Q., et al. Phase‐transition variations in granular materials under multi‐period vibrations: Implications for triggering landslides after multiple earthquakes[J]. Journal of Geophysical Research, 2024.
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    • 来源专题:岩土力学与工程信息资源网
    • 编译者:李娜娜
    • 发布时间:2024-12-18
    • 地震期间辐射的地震能量可能由于地震波与传播路径中的地形(如,沉积盆地或山区)相互作用而导致局部震动水平放大,即地形放大效应。放大的程度与地震波传播介质的特性有关,包括材料、结构特征和地形。地形放大已经通过峰值地面运动速度得到了量化。地形放大会增加山顶的震动水平,并可能导致稳定的坡面濒临失稳。然而,在受强烈地震震动的情境中,它对同震滑坡发生的贡献尚待量化。 研究人员研究了地形放大如何控制2015年廓尔喀地震引发的滑坡的空间分布。研究发现6%-17%的同震滑坡是由于地形放大而引发的。在这些滑坡中,只有13%发生在破裂区附近(<40km),这可能是因为近端坡面由于强烈运动而失稳,而与地形放大无关。相反,由于地形放大导致的大多数滑坡(约60%)发生在远离震中的地方。研究结果表明,在强地震的情况下,地形放大的贡献被高估了,这种解释只适用于远离破裂带的情况。 此外,地形放大是否主要控制远场地区的同震失稳。事实上,如果系统大部分被带到失稳的边缘,地形放大仍然可能在山坡上引入永久变形,这些变形可能在震后阶段发生失稳。为此,研究地形放大对震后斜坡动力学的长期影响,以及它如何与其他地质过程相互作用,对于理解和预测地震后的滑坡风险至关重要。这要求对地形放大效应进行更全面的分析,包括它在不同时间和空间尺度上的作用,以及它如何与其他触发因素相结合,影响山坡的稳定性。相关研究成果发表于《Communications Earth & Environment》[1]。 [1] Quantifying the Influence of Topographic Amplification on the Landslides Triggered by the 2015 Gorkha Earthquake
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    • 来源专题:岩土力学与工程信息资源网
    • 编译者:李娜娜
    • 发布时间:2025-01-06
    • 地震是滑坡灾害最主要的触发因素之一,尤其在我国青藏高原及周缘地区,新构造运动强烈,地震活动频繁,地震诱发滑坡灾害尤为显著。如2008年汶川地震,诱发了多达6万余处滑坡,滑坡造成的死亡人数约占地震总死亡人数的三分之一。理解颗粒剪切带在循环载荷作用下的动态响应,对于阐明地震诱发滑坡的触发机制至关重要,同时在地震学和颗粒物理等更广泛的领域具有重要意义。现有的预测方法由于未能充分考虑潜在的物理机制,难以准确预测许多实验和原位滑坡观测结果。滑坡动态触发机制(即从静态状态或极慢的蠕滑状态过渡到快速滑移)的影响因素仍然不明确。成都理工大学滑坡动力学研究团队通过环剪试验开展了动态加载下颗粒剪切带的内在物理机制研究,在强震诱发滑坡机理方面取得了重要研究进展。 研究通过环剪实验,探究了地震作用下颗粒状剪切带的动态响应机制。研究发现,除动态载荷引起的同震滑移外,随着动态加载循环次数的增加,还观察到了不同程度的震后蠕滑。这一现象凸显了同震弱化(剪切带疲劳)和随后的震后愈合的作用。通常在剪切带失稳之前会出现一种亚稳态,其特征为震后蠕滑显著增加。亚稳态可能起因于削弱的剪切抗力接近外加剪切应力,从而表现出从固态(或准固态)向流体态(塑性颗粒流)的相变。亚稳态可能揭示了剪切带的应力状态,并可作为滑坡失稳的前兆。研究发现了滑带破坏前的“亚稳定状态”,系统揭示了滑带强度“同振弱化”与“震后愈合”效应及其博弈作用机制,从物理力学机制上解释了“滑带在震动作用下为什么会失稳?”这一基础科学问题。基于上述科学发现,对沿用了半个世纪的滑坡动力学计算理论(Newmark法)进行了重要修正。 研究成果不仅提升了对强震诱发滑坡机理的科学认识,所提出的修正Newmark法更将对滑坡抗震设计产生深远的影响。相关研究成果发表于《Proceedings of the National Academy of Sciences of the Unitied States of America》[1]。 [1] Metastable State Preceding Shear Zone Instability: Implications for Earthquake-Accelerated Landslides and Dynamic Triggering