《Nat Hazards:考虑土体硬化与损伤竞争作用的滑带蠕变行为——巨型崩积滑坡案例研究》

  • 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:2025-07-15
  • 巨型崩积滑坡常受滑带影响而呈现显著的蠕变特征,其蠕变行为与滑带土体的结构属性和应力条件密切相关。为探究这一问题,中国地质大学(武汉)研究人员对原状滑带土开展了三轴压缩蠕变试验。

    研究提出了一种融合“硬化–损伤竞争机制”的三维蠕变本构模型,用以描述结构性滑带土的力学行为,并通过二次开发将该模型嵌入FLAC3D,实现了其数值求解与顺利应用。主要结论如下:1)三轴蠕变试验结果表明,受滑带结构影响,硬化效应与损伤效应在蠕变各阶段中的主导程度不同。结合分阶段应变速率变化规律可知,硬化效应贯穿整个蠕变过程,并在衰减蠕变阶段占主导地位;衰减蠕变末期损伤效应迅速增强,随后与硬化效应共同作用于稳态蠕变阶段。2)通过在单元模型中引入硬化与损伤函数,成功构建了三维本构模型H-D3D。该模型能够准确捕捉分阶段蠕变特征,相较于Burgers-Mohr模型,在模拟结构性土体响应方面具有更高精度。利用分阶段拟合技术,提出了一种可靠的多参数求解方法,可得到唯一且逻辑一致的参数解,提高了复杂模型参数反演的可行性。3)将H-D3D模型二次开发集成到FLAC3D后,能够有效刻画结构性土在蠕变不同阶段的硬化与破坏特征,准确捕捉滑坡的时空变形规律。

    研究中所提模型在滑带蠕变分析及滑坡变形计算中的应用进一步突显了其先进性与有效性。研究为崩积滑坡的变形行为分析提供了关键的理论框架和计算工具。相关研究成果发表于《Natural

    Hazards》[1]。






    [1] Creep Behavior of Slip Zone Considering the Rivalry Between Soil

    Hardening and Damage:Case Study of a Giant Colluvial Landslide



  • 原文来源:https://doi.org/10.1007/s11069-025-07477-9
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  • 《Science Advances:滑坡的缓慢滑动为蠕变带摩擦流变学研究提供新见解》

    • 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
    • 地球材料是否表现出摩擦蠕变或灾难性失效是一个关键但尚未解决的问题,这个问题在预测滑坡和地震灾害中至关重要。类似于地震科学中的不确定性,我们对控制山体滑坡行为的因素——为何一些滑坡缓慢而稳定地移动,而另一些则突然失败——的理解有限。在地震科学中,摩擦力的效果较为明确,特别是当地下的物质移动时摩擦力如何变化。科学家们经常区分“静摩擦”,它保持物体处于静止状态,和“动摩擦”,即物体在运动时发生的摩擦。挑战在于,摩擦在不同的条件下表现不同,而这些变化对于理解地震和山体滑坡是如何发生的关键。滑坡运动在许多方面与构造断层相似。如果能够理解为什么一些系统会缓慢滑动而另一些则灾难性失败,将为了解控制这种行为模式的物理学原理提供一个新方法。 由圣克鲁斯加州大学地质学家Noah Finnegan领导的新研究展示了两个缓慢滑动滑坡的现场观测滑动速度和孔隙水压力可以通过速率增强型摩擦来解释,这与实验室测量结果非常相似。研究团队通过使用滑坡现场仪器测量到的应力数据,并追踪它们移动的速度,发现摩擦力以类似的方式影响断层和滑坡。然后,将这些实地数据与实验室中的摩擦实验进行比较,研究了滑坡内部的摩擦如何随运动而变化。结果发现实地测量的数据与实验室实验相吻合,提供了一幅关于摩擦如何影响滑坡运动的一致图景。最初用于解释缓慢断层滑动的模型,对山体滑坡的预测效果与对断层的预测一样好。研究结果表明,在富含粘土的材料中普遍测量的速率增强型摩擦可能控制着滑坡中的周期性缓慢滑动,构造断层除外。此外,研究结果表明,通过孔隙压力波动调节有效正应力,速率增强型材料中可以产生瞬态缓慢滑动。这挑战了周期性缓慢滑动需要接近稳定性阈值的过渡摩擦性质,或者孔隙压力反馈作用于初始不稳定的摩擦滑动的观点。 在岩石中研究缓慢滑坡可能会为俯冲带中滑动过程的力学提供宝贵的见解。例如,在深海断层环境中直接测量非常困难,滑坡研究可以揭示这些板块界面在不同条件下的行为。特别是,理解海底断层带中的滑动行为可以增强与地震触发海啸相关的预测,帮助专家了解这些关键的地震事件可能如何以及何时发生。相关研究成果发表于《Science Advances》[1]。 [1] Seasonal Slow Slip in Landslides as a Window Into the Frictional Rheology of Creeping Shear Zones
  • 《PNAS:滑带破坏前的亚稳定状态-对地震诱发滑坡机理的启示》

    • 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