吳偉樂 賀 凱高 楊李 濱劉朋飛

1.長(zhǎng)安大學(xué)地質(zhì)工程與測(cè)繪學(xué)院,陜西 西安 710054;

2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所,北京 100081;

3.自然資源部活動(dòng)構(gòu)造與地質(zhì)安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100081;

4.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局新構(gòu)造與地殼穩(wěn)定性研究中心,北京 100081;

5.重慶市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站,重慶 401122

0 引言

全球氣候變化對(duì)極端天氣事件(極端降雨、氣溫升高、強(qiáng)風(fēng)和洪水災(zāi)害)的影響尤為強(qiáng)烈,增加了地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)(高楊等,2017),尤其是強(qiáng)降雨條件下的高位遠(yuǎn)程滑坡災(zāi)害頻發(fā),給人類的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來了極大威脅。高位遠(yuǎn)程滑坡是從高陡斜坡凌空剪出、加速下墜的一類滑坡,常常具有較大的能量,在運(yùn)動(dòng)過程中易轉(zhuǎn)化為泥石流或碎屑流(許強(qiáng)等,2009;殷躍平,2010;殷躍平等,2017)。中國(guó)西南砂泥巖地層山區(qū)由暴雨災(zāi)害引發(fā)了多起高位遠(yuǎn)程地質(zhì)災(zāi)害事件,如2014年9月初渝東北地區(qū)發(fā)生強(qiáng)降雨事件,導(dǎo)致多地多處發(fā)生遠(yuǎn)程滑坡(Li et al., 2022),主要有重慶奉節(jié)無山坪滑坡、咸池水庫(kù)滑坡、白果寨滑坡。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)強(qiáng)降雨型高位遠(yuǎn)程巖質(zhì)滑坡的成災(zāi)模式和遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)機(jī)理開展了相關(guān)研究(許強(qiáng),2010;高楊等,2020,2022;高浩源等,2020;李壯等,2020),認(rèn)為強(qiáng)降雨是導(dǎo)致滑坡遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵因素。也有學(xué)者對(duì)順層滑坡開展了系統(tǒng)的研究,余飛等(2005)采用數(shù)值模擬方法,展現(xiàn)了順層滑坡的漸進(jìn)破壞過程;鄒宗興等(2012)將順層巖質(zhì)滑坡的變形破壞地質(zhì)力學(xué)模式分為了兩類,并給出了相應(yīng)的穩(wěn)定性計(jì)算方法;龍建輝等(2019)探討了含有軟弱夾層的順層巖質(zhì)滑坡的變形破壞規(guī)律;胡樂等(2021)通過離心機(jī)模型實(shí)驗(yàn),探索了硬土軟巖型滑坡沿順層破壞時(shí)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。滑坡運(yùn)動(dòng)過程中的動(dòng)能保持和基底摩擦阻力是影響滑坡遠(yuǎn)距離運(yùn)動(dòng)本質(zhì)條件,不少學(xué)者提出了諸如氣墊效應(yīng)、流化效應(yīng)和液化效應(yīng)等觀點(diǎn),主要從摩擦阻力下降的角度解釋了其遠(yuǎn)程致災(zāi)的現(xiàn)象(Buss et al., 1881;Kent,1966;Sassa, 1989;Hungr,1995;Davies et al.,1999;邢愛國(guó)等,2004;邢愛國(guó)和殷躍平,2009;De Blasio and Crosta, 2015;Lai et al., 2017;Gao et al, 2022)。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,數(shù)值模擬技術(shù)因其成本低、操作方便、可重復(fù)試驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn),成為了反演分析滑坡運(yùn)動(dòng)過程和動(dòng)力學(xué)機(jī)制的最為高效的手段之一。基于等效流體理論以及非連續(xù)力學(xué)方法,對(duì)滑坡運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬主要包括連續(xù)介質(zhì)算法以及離散元算法。①連續(xù)介質(zhì)算法:如DANW、SPH2D、FlAC3D等基于剖面的數(shù)值模擬技術(shù),把復(fù)雜的滑坡體看成等效流體,通過不同的流變模型確定基底的摩擦阻力,可以較好地模擬滑坡的運(yùn)動(dòng)速度和堆積厚度(Hungr,1995;Evans,2001;Sassa et al.,2004,2010;張遠(yuǎn)嬌等,2012;Gao et al.,2017,2019,2020;張艷玲等,2021);②離 散 元 算 法:如PFC、EDEM和MatDEM等計(jì)算方法,通過設(shè)置不同的接觸類型和摩擦參數(shù),可以有效地模擬崩塌、碎屑流等大變形問題。如張龍等(2012)利用 PFC3D軟件分析了摩擦因數(shù)與黏結(jié)強(qiáng)度的變化對(duì)雞尾山滑坡的運(yùn)動(dòng)、堆積特征的影響。孟桓羽等(2022)利用離散元軟件PFC3D,對(duì)山陽(yáng)滑坡運(yùn)動(dòng)全過程進(jìn)行模擬,再現(xiàn)了滑坡體失穩(wěn)后,在重力作用下沿視傾向起動(dòng)、碰撞和堆積的全過程。

牛兒灣滑坡位于重慶市武隆區(qū)白馬鎮(zhèn)魚光村,在持續(xù)降雨影響下,滑體于2020年7月13日沿層面發(fā)生整體滑移失穩(wěn),造成8棟房屋倒塌、S529省道及頁(yè)巖氣輸氣管道損毀。目前仍有約273.5×104m3滑體處于基本穩(wěn)定狀態(tài),若遭遇強(qiáng)降雨天氣,極有可能再次失穩(wěn)下滑,嚴(yán)重威脅居民房屋、S529省道、村道、高壓線鐵塔等設(shè)施的安全。文章基于對(duì)牛兒灣滑坡的詳細(xì)野外工程地質(zhì)調(diào)查與分析,系統(tǒng)闡述了滑坡體運(yùn)動(dòng)堆積特征,并利用離散元軟件PFC3D還原了牛兒灣滑坡運(yùn)動(dòng)過程及堆積特征,揭示了砂泥巖地層山區(qū)滑坡整體失穩(wěn)和遠(yuǎn)程流化運(yùn)動(dòng)的成災(zāi)模式,認(rèn)為在砂泥巖地層山區(qū)的遠(yuǎn)程流化滑坡風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查與預(yù)測(cè)過程中,應(yīng)當(dāng)充分基于滑體遠(yuǎn)程流化運(yùn)動(dòng)的成災(zāi)特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查與評(píng)價(jià),為防災(zāi)減災(zāi)工作提供定量化科學(xué)依據(jù)。

1 滑坡地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 自然地理

研究區(qū)位于重慶市武隆區(qū)白馬鎮(zhèn),經(jīng)緯度為107°30′41.82″E,29°23′59.47″N,屬于低山地貌區(qū)(圖1)。研究區(qū)西側(cè)和西南側(cè)為山頂,總體為西高東低,北部地形轉(zhuǎn)折,形成小山脊,繼續(xù)往北轉(zhuǎn)折為沖溝,向東延伸至研究區(qū)東部(滑坡前緣)(圖2)。目前已滑移區(qū)地勢(shì)較周邊低,形成凹槽。除已滑移區(qū)外,研究區(qū)總體為上緩下陡,上部地形坡角一般為10°～15°,下部地形坡角一般為20°～28°,整體坡向約115°;最高點(diǎn)位于西側(cè),高程約為625～666 m,最低點(diǎn)位于下部前緣堆積體所處沖溝,高程約為334～339 m,相對(duì)高差約291～327 m。

圖2 牛兒灣滑坡遙感影像圖及現(xiàn)場(chǎng)照片F(xiàn)ig.2 Remote sensing images and pictures of the Niuerwan landslide

1.2 地質(zhì)構(gòu)造及地層巖性

研究區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)四川臺(tái)坳川東南坳褶帶南端與川黔經(jīng)向構(gòu)造帶交匯部位,主控構(gòu)造為白馬向斜,軸線位于白馬鎮(zhèn)以西。向斜南段軸向?yàn)槟衔飨?中段軸向由南西向轉(zhuǎn)為北北東向;北段軸向?yàn)楸北睎|向。由于研究區(qū)處于復(fù)雜的斷裂和褶皺的交匯地帶,強(qiáng)烈構(gòu)造活動(dòng)使得區(qū)內(nèi)巖體較為破碎(圖3)。

圖3 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖Fig.3 Regional geological map of the study area

圖4 滑坡巖體赤平投影及出露基巖Fig.4 Stereographic projection of the rock mass and outcropping of the bedrock

1.3 氣象水文

武隆區(qū)屬典型的亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候,降雨充沛,多集中在5～10月,年平均降水量1100.1 mm,月均降水量見圖5。研究區(qū)為斜坡地形,總體西高東低,有利于地表水的排泄,滑坡區(qū)域內(nèi)無常年地表水,主要通過沖溝及公路排水溝進(jìn)行地表水的排泄。

圖5 研究區(qū)多年月均降雨量圖Fig.5 Monthly rainfall in the study area

地表水易向沖溝匯集,且區(qū)內(nèi)巖土體裂隙發(fā)育,故地表水易向巖土體中下滲;同時(shí),由于部分路段的公路排水溝直接排向路邊巖土體中,也極易造成巖土體飽水。在這樣不良的排水條件下,持續(xù)性降雨成為該滑坡失穩(wěn)的重要誘因,松散的殘坡積層及發(fā)育的基巖裂隙,導(dǎo)致雨水大量入滲,不但加大了滑體容重,還削弱了巖土體的抗剪強(qiáng)度,極大地降低了滑坡穩(wěn)定性。

2 滑坡運(yùn)動(dòng)特征

根據(jù)滑坡發(fā)生前后的遙感圖對(duì)比和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析顯示,在持續(xù)的強(qiáng)降雨條件下,滑坡發(fā)生整體失穩(wěn),隨后滑體前部開始下滑。失去前部的阻擋,滑體中后部隨之下滑,在運(yùn)動(dòng)一段距離后,受山脊地形影響,滑體分流為N45°E和N81°E兩部分,最大運(yùn)動(dòng)距離約1.4 km,前緣呈尖滅狀?；旅娣e約為13.4×104m2,堆積體平均厚度約為11.08 m,體積約為147.5×104m3(圖6,圖7),造成8棟房屋倒塌、S529省道及頁(yè)巖氣輸氣管道損毀。根據(jù)滑坡的運(yùn)動(dòng)堆積特征,將滑坡分為了滑源區(qū)、主堆積區(qū)和碎屑流堆積區(qū)(圖6)。

圖6 牛兒灣滑坡平面圖Fig.6 Plan map of the Niuerwan landslide

圖7 牛兒灣滑坡剖面圖Fig.7 Profile map of the Niuerwan landslide

2.1 滑源區(qū)

滑源區(qū)地形坡度約16°,滑體基巖為三疊系巴東組砂質(zhì)泥巖,表面覆蓋厚度約0～9.30 m的第四系殘坡積物?；磪^(qū)平面形態(tài)呈長(zhǎng)條帶狀,寬約150～200 m,長(zhǎng)約600 m?；潞缶壐叱碳s620 m,剪出口高程約450 m,高差170 m,面積約6×104m2;滑體厚度10～30 m,體積約147.5×104m3?；w從剪出口剪出,整體下錯(cuò)約10～20 m,滑動(dòng)方向約為N115°E,與巖層產(chǎn)狀接近,后因地形影響滑動(dòng)方向偏轉(zhuǎn)為N81°E,下部基巖發(fā)生破碎但仍保持一定的結(jié)構(gòu)性,上部松散且飽水的殘坡積層迅速解體形成碎屑流向下流動(dòng)。

2.2 主堆積區(qū)

主堆積區(qū)為滑坡堆積體的主要場(chǎng)所之一,范圍約7×104m2,滑坡失穩(wěn)后,約有70×104m3的滑體下滑形成遠(yuǎn)距離運(yùn)動(dòng),最遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)距離約1400 m,仍有約70×104m3滑體留在滑源區(qū)范圍內(nèi)形成堆積。堆積體中可見被破壞的房屋和公路(圖1),成分為碎石土,母巖主要為砂質(zhì)泥巖。該區(qū)域已經(jīng)發(fā)生滑動(dòng),土體松散,在暴雨情況下,堆積體有發(fā)生進(jìn)一步滑動(dòng)和形成泥石流的可能。

2.3 碎屑流堆積區(qū)

碎屑流沿主滑方向(N81°E)運(yùn)動(dòng)過程中,受凸起的山脊地形影響,碎屑流分流成兩部分,分別朝N45°E和N81°E方向沿溝谷運(yùn)動(dòng)。其中大部分滑體沿N81°E方向運(yùn)動(dòng),受山谷地形變窄影響,滑體動(dòng)能降低、流速變慢并逐漸堆積,前緣呈現(xiàn)尖滅狀;小部分滑體沿N45°E方向運(yùn)動(dòng),越過了凸起的山脊,拋灑于此處形成堆積。整個(gè)碎屑流堆積區(qū)平面形態(tài)近似鉗狀,溝谷后緣高程約450 m,前緣高程約335 m,高差115 m,長(zhǎng)約750 m,面積約6×104m2,最大堆積厚度約20 m。該區(qū)堆積物主要為第四系殘坡積土以及砂質(zhì)泥巖的松散混合物,碎石粒徑明顯比主堆積區(qū)中堆積物的粒徑小。

3 牛兒灣滑坡運(yùn)動(dòng)過程數(shù)值模擬

3.1 滑坡模型建立

本次數(shù)值模擬采用PFC3D軟件,重點(diǎn)在于重現(xiàn)滑體失穩(wěn)后的運(yùn)動(dòng)堆積過程,因此采用PFC3D中的ball-wall模型進(jìn)行建模,以wall剛性墻體作為滑面,ball顆粒作為滑體,提高了數(shù)值模擬的計(jì)算效率。

首先,根據(jù)牛兒灣滑坡滑后1∶1000地形圖生成wall剛性墻體作為計(jì)算模型的邊界;然后采用generate顆粒生成法生成ball顆粒模擬滑坡巖土體。在構(gòu)建滑體的過程中,將滑體概化為上下兩層的特殊二元結(jié)構(gòu)?；w總厚度約20 m,上下層顆粒厚度均按10 m生成兩層滑體,上層顆粒采用線性接觸模型模擬松散土體,下層顆粒則采用平行黏結(jié)模型模擬膠結(jié)的巖石(圖8)。

圖8 牛兒灣滑坡PFC3D模型Fig.8 PFC3D model of the Niuerwan landslide

3.2 模型微觀參數(shù)標(biāo)定

文中采用虛擬三軸實(shí)驗(yàn)進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定,應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖9所示,為了與模擬時(shí)較大的顆粒半徑保持一致,將三軸實(shí)驗(yàn)試樣設(shè)置為直徑50 m、高度100 m的圓柱形,顆粒數(shù)目約12000個(gè),最小半徑Rmin為1.2 m,最大半徑Rmax為2 m。

圖9 PFC3D三軸壓縮試驗(yàn) Fig.9 Virtual triaxial compression test using the PFC3Dsoftware

由圖9分析知,對(duì)于上層土體試樣,由于沒有設(shè)置粘結(jié)強(qiáng)度,三種圍壓下的峰值強(qiáng)度基本一致;對(duì)于下層基巖試樣,在低圍壓下,試樣的抗壓強(qiáng)度較低,隨著圍壓的增加,試樣的抗壓強(qiáng)度也隨之增大,與實(shí)際情況相吻合。

將模擬結(jié)果與實(shí)際滑坡的運(yùn)動(dòng)特征和堆積形態(tài)進(jìn)行反演對(duì)比,經(jīng)過不斷的優(yōu)化和調(diào)節(jié)微觀參數(shù),最終實(shí)現(xiàn)模擬滑坡運(yùn)動(dòng)與實(shí)際運(yùn)動(dòng)特征基本一致。由此最終確定牛兒灣滑坡數(shù)值模擬的微觀參數(shù)(表1)。

表1 PFC3D模型微觀參數(shù)表 Table 1 Micro-parameters for the PFC3Dmodel

3.3 滑坡運(yùn)動(dòng)過程及堆積結(jié)果

模擬結(jié)果顯示,滑坡運(yùn)動(dòng)總時(shí)間約360 s,堆積狀態(tài)與野外調(diào)查結(jié)果基本一致,同時(shí)得益于數(shù)值模擬的便利性,將上下兩層滑體分別建模,便于更好地分析上下層滑體的運(yùn)動(dòng)堆積特征(圖10)。

圖10 牛兒灣滑坡滑體分組運(yùn)動(dòng)情況圖Fig.10 Diagrams showing the movement of the upper and lower layers of the sliding body in different time periods

由圖10對(duì)上下層滑體進(jìn)行分析可知,上層滑體為松散的殘坡積物,受降雨影響滑體接近飽和,當(dāng)滑坡失穩(wěn)后,上層滑體迅速解體形成碎屑流,呈流態(tài)化運(yùn)動(dòng)(圖10a—10d),大部分上層滑體都堆積到了滑坡前緣,運(yùn)動(dòng)距離超1 km;而下層滑體為強(qiáng)風(fēng)化且節(jié)理發(fā)育的砂質(zhì)泥巖,同樣發(fā)生了解體的現(xiàn)象,并與上層滑體混合向下運(yùn)動(dòng)(圖10e、10f),但下層滑體仍保持有一定的結(jié)構(gòu)性(圖10g—10i),并且運(yùn)動(dòng)距離較短,仍有大量滑體留在滑源區(qū)內(nèi)。不同時(shí)間段內(nèi)滑坡的運(yùn)動(dòng)情況如下。

0～45 s:滑坡發(fā)生整體失穩(wěn)后,滑源區(qū)前部滑體從剪出口剪出,開始下滑,主滑方向?yàn)镹81°E,部分滑體最大運(yùn)動(dòng)速度超過15 m/s(圖11a、11b),上層滑體發(fā)生流態(tài)化滑動(dòng),下層滑體也逐漸發(fā)生解體,兩層滑體混合,形成碎屑流向下流動(dòng)(圖10b);由于運(yùn)動(dòng)路徑上山脊的阻擋,滑體開始產(chǎn)生分流,大部分滑體沿N81°E方向繼續(xù)運(yùn)動(dòng),小部分滑體則沿N45°E方向運(yùn)動(dòng)。

45～135 s:滑體持續(xù)運(yùn)動(dòng),分流現(xiàn)象更加明顯,同時(shí)滑源區(qū)中后部滑體失去了前部滑體的阻擋,隨之發(fā)生更大規(guī)模的下滑,但受地形坡度制約,下滑速度相對(duì)較小,大部分滑體的運(yùn)動(dòng)速度處于4～6 m/s(圖11c、11d)。

135～225 s:該階段滑體的運(yùn)動(dòng)更加明顯,中部滑體繼續(xù)以4～10 m/s的速度向下運(yùn)動(dòng),而前部滑體受到逐漸變窄的山谷地形影響,已開始停止運(yùn)動(dòng)(圖11e、11f);同時(shí)流態(tài)化特征更加明顯,上層滑體持續(xù)下滑并裹挾下層滑體不斷匯入到堆積區(qū)內(nèi)(圖10e、10f)。

225～360 s:前部滑體已停止運(yùn)動(dòng)形成堆積體,后方滑體在前方堆積體的阻擋以及阻力作用下也逐漸停止運(yùn)動(dòng)(圖11g—11i),滑坡的最終堆積形態(tài)與實(shí)際情況較為一致。

圖11 牛兒灣滑坡滑體速度分布圖Fig.11 Velocity of the sliding body

3.4 速度曲線及位移軌跡分析

如圖8所示,為了監(jiān)測(cè)滑坡的速度和運(yùn)動(dòng)軌跡,在滑體前、中、后部的上層滑體、下層滑體分別設(shè)置了共26個(gè)監(jiān)測(cè)顆粒,對(duì)其中19—26號(hào)顆粒進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)軌跡的監(jiān)測(cè)(圖12),同時(shí)對(duì)滑體前部1—6號(hào)、中部7—12號(hào)和后部13—18號(hào)顆粒進(jìn)行速度的監(jiān)測(cè)(圖13)。

前部滑體的上、下兩層滑體都發(fā)生了解體,混合形成碎屑流共同運(yùn)動(dòng),1—6號(hào)顆粒的運(yùn)動(dòng)距離基本一樣,約為435～472 m(圖12),同時(shí)運(yùn)動(dòng)速度變化也保持一致,最大速度約18 m/s(圖13b);中部滑體的7—12號(hào)顆粒的速度變化也基本一致,最大速度約5 m/s(圖13c),但上層顆粒(21號(hào))的運(yùn)動(dòng)距離約403 m,而下層顆粒(22號(hào))的運(yùn)動(dòng)距離僅155 m;后部滑體只有13號(hào)顆粒的最大速度達(dá)到約5 m/s,14—18號(hào)顆粒幾乎沒有發(fā)生運(yùn)動(dòng)(圖13d),上層顆粒(19號(hào))發(fā)生下滑,運(yùn)動(dòng)距離約200 m,下層顆粒(20號(hào))運(yùn)動(dòng)距離僅72 m。

圖12 監(jiān)測(cè)顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡圖Fig.12 Trajectory of specific particles

圖13 監(jiān)測(cè)顆粒運(yùn)動(dòng)速度曲線圖Fig.13 Velocity curves of the monitoring particles

經(jīng)過以上的分析,發(fā)現(xiàn)上下兩層滑體的運(yùn)動(dòng)特征存在明顯的差異,在滑體前部,上下兩層滑體的解體破碎現(xiàn)象較為徹底,形成碎屑流,運(yùn)動(dòng)特征保持一致;而滑體中后部,上層滑體解體更加徹底,運(yùn)動(dòng)距離可以達(dá)到下層滑體的2倍,具有明顯的流態(tài)化運(yùn)動(dòng)特征,下層滑體則保持有一定的結(jié)構(gòu)性,呈現(xiàn)整體運(yùn)動(dòng)(圖12)?；w前中后部的運(yùn)動(dòng)方向也展示出了其特殊的失穩(wěn)模式,后部滑體沿N112°E～N122°E方向發(fā)生滑動(dòng),與巖層傾向(N115°E)基本一致,認(rèn)為后部塊體沿真傾向方向滑動(dòng);而前部和中部滑體受到滑坡右側(cè)邊界山體的影響,滑動(dòng)方向則偏轉(zhuǎn)為N70°E～N82°E,表現(xiàn)出了沿視傾向方向滑動(dòng)的特點(diǎn)(圖12)。

4 成災(zāi)模式探索討論

牛兒灣滑坡為順層滑坡,地層傾角較為平緩,滑體運(yùn)動(dòng)速度較典型的高位遠(yuǎn)程滑坡慢,但該滑坡仍產(chǎn)生了遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象,其遠(yuǎn)程致災(zāi)模式值得進(jìn)一步的探索與討論。文章根據(jù)滑坡的運(yùn)動(dòng)、堆積特征,提出了其遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)的概化模式,可分為3個(gè)階段(圖14)。

圖14 牛兒灣滑坡遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)模式概化圖Fig.14 Generalized model for the long-runout movement of the Niuerwan landslide

(1)整體失穩(wěn)階段:滑坡沿地層層面發(fā)生整體失穩(wěn),滑源區(qū)范圍較大,勢(shì)動(dòng)能轉(zhuǎn)換后滑體不同部位的運(yùn)動(dòng)速度差異較大,前部滑體動(dòng)能較大,中后部滑體動(dòng)能則相對(duì)較小。

(2)混合加速階段:滑體開始解體形成碎屑流,但上下兩層性質(zhì)迥異的滑體展現(xiàn)了不同的運(yùn)動(dòng)特征。下層滑體受到基底層摩擦阻力以及上覆土體的影響,加上地形較為平緩,沒有強(qiáng)烈的碰撞,保持了一定的結(jié)構(gòu)性;上層滑體為飽和的殘坡積土,受到擾動(dòng)后徹底破碎形成碎屑流,呈現(xiàn)出明顯的流態(tài)化運(yùn)動(dòng)特征,同時(shí),上層滑體裹挾下層滑體頂部較為破碎的塊體,逐漸形成混合碎屑流開始加速下滑。

(3)運(yùn)動(dòng)流化堆積階段:隨著滑體的進(jìn)一步運(yùn)動(dòng),混合碎屑流形成遠(yuǎn)距離運(yùn)動(dòng),持續(xù)匯入下方堆積區(qū)。

5 結(jié)論

文章以牛兒灣滑坡為研究對(duì)象,以詳細(xì)的野外調(diào)查資料為基礎(chǔ),對(duì)牛兒灣滑坡開展了系統(tǒng)的分析以及數(shù)值模擬工作,取得以下結(jié)果。

(1)牛兒灣滑坡運(yùn)動(dòng)歷時(shí)360 s,最大速度約18 m/s,最大平均速度約8 m/s,滑坡最大運(yùn)動(dòng)距離約1250 m。值得注意的是,遠(yuǎn)距離運(yùn)動(dòng)的物源大部分來自上層滑體,上層滑體的流態(tài)化運(yùn)動(dòng)特征大大增加了滑坡的致災(zāi)范圍。

(2)上下兩層滑體的運(yùn)動(dòng)有明顯差異?；w前部,上下兩層滑體的解體破碎現(xiàn)象較為徹底,運(yùn)動(dòng)特征基本一致;而滑體中后部,上層滑體解體相對(duì)更加徹底,運(yùn)動(dòng)距離可以達(dá)到下層滑體的2倍,具有明顯的流態(tài)化運(yùn)動(dòng)特征,下層滑體則仍保持有一定的結(jié)構(gòu)性,呈現(xiàn)整體運(yùn)動(dòng)?；w前中后部的運(yùn)動(dòng)方向也展示出了其特殊的失穩(wěn)模式,后部滑體沿真傾向方向滑動(dòng),而前部和中部滑體受到地形影響,表現(xiàn)出了沿視傾向方向滑動(dòng)的特點(diǎn)。

(3)將牛兒灣滑坡的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)過程模式分為整體失穩(wěn)、混合加速和運(yùn)動(dòng)流化堆積三個(gè)階段,為研究該類滑坡的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)模式做出一定的探索。

(4)強(qiáng)降雨條件和“上土下巖”的二元結(jié)構(gòu),造成滑坡軟弱夾層地下水富集,表層殘破積土層飽水,不但降低了巖體的抗剪強(qiáng)度,同時(shí)增加了下滑力,是導(dǎo)致滑坡深層失穩(wěn)整體下滑,表層流化遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵因素。