《Landslides:内部剪切能量损失下的滑坡动力学》

  • 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:2025-01-17
  • 颗粒间摩擦力作为重要的物理参数,对粒状滑坡的变形、运动和扩散起着主导作用。然而,现有的滑坡功能模型忽略了粒状材料内部剪切过程中的摩擦能量损失,这意味着现有的滑坡和雪崩动力学模拟方法存在着根本的局限性。

    研究人员提出了一种新的颗粒滑坡运动模型,该模型考虑了颗粒内部剪切引起的能量损失,首次使其成为一个更完整的滑坡动力学方程,能够描述摩擦能量耗散,这是现有模型中被忽略的一个重要因素。该模型基于颗粒材料的内部摩擦角以及滑坡速度、深度和其梯度的动态变化,并将内部剪切能量损失项纳入滑坡运动的平衡方程中。模拟结果表明,内部剪切能量损失对滑坡的变形、运动、扩展和最终沉积形态具有显著影响,并且与不考虑内部剪切能量损失的模拟结果相比,新模型能更有效地控制滑坡的扩展和运动,并更好地描述滑坡的沉积结构。

    新模型为滑坡的物理解释和更准确地模拟滑坡奠定了基础,不仅适用于自然事件,还可应用于工业流中粒状材料的输送研究。相关研究成果发表于《Landslides》[1]。






    [1] Landslide Dynamics With Energy Loss in Internal Shearing



  • 原文来源:https://doi.org/10.1007/s10346-024-02424-4
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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
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    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
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    • 近日,中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室(OMG)研究员李伟团队联合挪威科技大学、英国卡迪夫大学以及中国海洋大学的科研团队,利用地震解释和数据统计方法,在大陆边缘海底滑坡的沉积过程研究上取得重要进展。相关研究成果发表在美国地质协会会刊Geological Society of America Bulletin(《美国地质学会学报》)上。李伟为该文章的第一作者和通讯作者,硕士生李艳(现为英国利兹大学博士生)为论文共同通讯作者。 块体搬运沉积体系(MTCs)是陆架边缘沉积物失稳后在海底滑坡作用下向深海运移,并最终到达深海盆地形成的沉积体,是记录滑坡沉积物搬运和沉积过程所对应动力学特征的重要载体。巨型块体作为MTCs的重要组成部分,其沉积地震学特征可以用于重建海底滑坡过程中重要的运动学和沉积学信息。然而,由于地震数据精度和统计样本数量的限制,巨型块体的形成机理一直以来都是海底地质灾害和深水沉积动力学研究的重点难题。 研究人员利用高分辨率三维反射地震资料,系统解释并定量化分析了新西兰西部Taranaki深水盆地内多期次MTCs中发育的大量巨型块体。这些巨型块体中最大长度达1900米,宽度约1200米,高度约400米。巨型块体在地震相上呈现出内部地震波振幅较强,并伴随着旋转、拉伸、挤压和错断等变形特征。基于巨型块体的内部变形和外部旋转样式,研究人员提出了一种新的定量分类方案,将巨型块体分为:未变形、旋转、变形和高度变形四种类型。 同时,通过分析巨型块体与其下伏滑移面的交切关系,对巨型块体的形成过程进行了比较和分类,提出了巨型块体的两种动力学形成模式:1)滑移搬运型:块体在沿滑移面搬运过程中侵蚀下伏地层留下U型凹陷;2)原位堆积型:不发生滑移搬运的原位块体在重力作用下形成 O型凹陷。 本研究系统总结了巨型块体的地震相特征,并进一步揭示了巨型块体的形成和搬运过程,对于理解其他大陆边缘海底滑坡的动力学机制和沉积学特征具有重要意义。 该研究得到了南方海洋科学与工程广东省实验室人才团队引进重大专项、广东省基础与应用基础研究基金-杰出青年项目、国家自然科学基金和中国科学院相关人才计划项目的资助。 相关论文信息:https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/gsabulletin/article-abstract/doi/10.1130/B36446.1/618542