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滑坡碎屑论文范文

　　高速远程滑坡—碎屑流,是具有极端破坏力的地质灾害现象之一,常表现出巨大的体积(一般在数百论文范文以上,可达几千论文范文,几亿方,十几亿方甚至几十亿方),超常的高速度(迄今为止,已知两个高速远程滑坡的最大速度分别达213m/s和278m/s),难以预料的超常滑距(最大水平滑距Lmax是最大垂直落差Hmax的30倍,甚至更大;滑程可达几公里,几十公里甚至上百公里),巨大的能量(例如,在运动过程中往往能仰冲爬上并翻越相当高的山坡;最大爬越高度可达640m),异常高的流动性(例如,碎屑流可以绕过障碍物运动,具流动特点)等许多"令人惊异"和"迷惑不解"的现象.在欧洲的阿尔卑斯山脉,北美洲落基山脉,亚洲的喀喇昆仑山脉和喜马拉雅山脉以及我国的西南山区等地,尤为常见.例如,2001年1月发生在萨尔瓦多拉斯科利纳斯的一场灾难性滑坡-碎屑流掩埋了其下方的五百余户人家;又如,2005年10月8日,克什米尔地震过程中所触发的一系列崩滑事件,造成的人员伤亡达25500人之多,其中最典型的高速远程崩滑事件—Hattian Bala岩崩碎屑流,以68×106m3的失稳滑体沿坡面滑下,掩埋了其下方的一个村庄,导致1000余人伤亡;再如,2006年 2月发生在菲律宾中部莱特岛热带山区的一场灾难性岩滑-碎屑流事件,15×106m3(包含运动路径上所裹挟的堆积物)的崩滑体直接掩埋其运动途中的村庄导致1100多人丧生.在国内,最触目惊心的是2017年5月12日,汶川大地震过程中所触发的一系列高速远程崩滑灾害,给灾区人民造成了严重的生命财产损失.诸如此类的崩滑事件,在国内外的高山地区屡见不鲜,给社会造成了严重的灾难.因此,掌握高速远程滑坡-碎屑流的运动机理,预测其运动速度,运动距离,覆盖面积,是减轻和预防该类灾害的必要手段,也是山区建设不断发展的迫切需求,对于推进山区建设的合理发展具有重要指导意义.

　　高速远程滑坡转化为巨大干碎屑流(dry debris flow)发生远程运动的一个重要作用是"裹气流态化(particle fluidization caused by trapped air)".在崩滑体高速运动碎屑化过程中,由于有适合的地形条件(如沟谷圈闭地形),高速运动的干碎屑流内部易形成圈闭气流,在流体内部产生浮力作用,而形成空气润滑减阻效应;加之高速运动的碎屑流体中有强烈的振动作用的存在(由滑坡的势能或动能转化而来),因此滑坡在运动过程中被"流态化(fluidization)"或转化为"流体"状态,形成由固体碎屑与空气相互混合的二相干碎屑流(sturzstroms),如埃尔姆滑坡,洒勒山滑坡,头寨沟滑坡,弗兰克滑坡,牛圈沟滑坡,东河口滑坡等.这是一种具有很高的动能和势能,具有极大冲击破坏力的碎屑流.该类碎屑流在物质组成,运动方式及运动机理上均不同于一般所讲的泥石流,例如泥石流运动的最大速度比滑坡-碎屑流的最大速度小一个数量级(加利福尼亚Wrightwood泥石流的最大速度为20km/hr;我国云南蒋家沟泥石流的最大速度为15m/s),而且泥石流主要是由固—液两相组成,基本没有或很少有气相;滑坡—碎屑流之所以有很高的速度就在于碎屑流在运动过程中有强烈的气体掺入.流体力学的多相流理论认为,固,液,气三相组成中各相含量的不同对流体的流变特性有着显着的影响.随着掺气量的增加,流体粘度减小,导致雷诺数增大,阻力系数减小,流动加快,破坏性加剧.火山碎屑流之所以有比滑坡-碎屑流更大的速度,也是因为火山碎屑流中有大量的(由火山喷发提供),比滑坡—碎屑流更多的气体,并且是温度很高的气体(碎屑流的温度越高,粘度就越小),而且往往还有水的掺入.海底水下滑坡之所以有更大的速度,是因为有巨大的水体掺入,形成了低粘度,高流动性的浊流.虽然在火星和月球上没有气体或很少有水体,但火星和月球上的碎屑流往往由巨大的陨石撞击(其撞击能相当于小型论文范文爆炸的能量)而触发,因此,碎屑流能像火箭一样被"喷射"或"溅射"很远;此外,由于这些星球上没有空气阻力作用,反而使碎屑流"飞行"的更远.

　　高速远程滑坡最终堆积区的地貌形态,也是流态化运动特征的反映.在滑坡远程运动的最后阶段,滑坡体具有的动能和势能逐渐消耗殆尽,加之地形开阔,碎屑体中裹挟的空气不断逃逸,最后,在适当的地形条件下形成碎屑流的超稳定性堆积.碎屑流最后堆积区的地貌形态,也表现出非常明显的流动特征.如,平面形态往往呈现舌形或扇形(lobate form or fan form);边缘有突起的"裙边"(raised rims)或称"边缘堤(levees)"或"翻边埂";扇面上具有非常清楚的"纵向脊,沟状槽(longitudinal ridges and groove-like troughs)"及伴生的"雁列形裂隙状洼地(en echelon crevasse-like ridges)"或者出现"波状横向脊(transverse w论文范文e-like ridges)",有的碎屑流体甚至在其前缘形成指状分支流动的现象.

　　一般来说,一种碎屑流的堆积区不可能同时出现"纵向脊"和"波状横向脊".当碎屑流运动停积时,粘度小的碎屑流往往出现"纵向脊",如塞尔曼碎屑流,头寨沟滑坡以及月球,火星表面的碎屑流;而粘度大的碎屑流往往出现"横向脊",如埃尔姆滑坡,二蛮山滑坡(与此不相关的一个典型例子是粘度最大的基性火山熔岩流,流动时其表面呈现出不断翻滚的"横向脊"—称为"绳状"熔岩).

　　碎屑流堆积区流态化地貌特征,以黄土高速滑坡最为典型.例如,1920年宁夏海原大地震中形成的众多黄土滑坡,"从滑坡后壁开始,顺着滑移方向为一系列波浪状的黄土滑移体.滑移区的后段和中段,波峰波谷相间排列,节律性很强.到滑移区前缘,滑移体变为波状黄土土丘.整个滑移区表现为波状起伏,峰谷相间的流滑状态.波峰带在平行走向方向的延展表现为蛇曲形和斜列形,构成奇特的阵列地貌景观".滑坡的流态化地貌宛如"黄土流","黄土瀑布","滑坡漩涡像瀑布似的","宛如急泄的土流或瀑布","黄土气浪,掩天蔽日".

　　上述碎屑流最后堆积区的地貌形态,是高速运动的碎屑物质与周围的空气之间复杂而又强烈的流体动力学作用的反映.如侧翼涡旋气流(边缘区出现类似流体中的涡流),尾部横向环状流(尾涡流),气携底浪(底部振动波或边界剪切层),超前气浪或超前溅泥气浪,粉尘状磨蚀性砂质密云等现象,都是非常明显的流动性反映.

　　 1 国外关于高速远程滑坡-碎屑流的研究现状

　　灾难性高速远程滑坡-碎屑流运动机理的研究,在上个世纪国外先后有许多学者进行过探讨,提出了多种假说.Heim首先提出了"粒间撞击高能导致流态化" 假说;Bagnold和美籍华人许靖华先后提出了"无粘性颗粒流说";Kent提出了"圈闭空气导致流体化说";Shreve提出"气垫层说";Habib和Goguel先后提出了"孔隙气压力说";Eri论文范文ann提出了"岩石自我润滑说";Korner提出了"底部颗粒滚动摩擦减阻"假说;Melosh提出"声波流态化"观点;D论文范文ies提出"底部高剪切速率导致流态化说";Foda和Kobayashi提出"基底压力波机理";D论文范文ies提出了"碎屑化远程运动机理".

　　 21世纪以来的十年,国外对高速远程滑坡-碎屑流运动机理的研究成果主要体现在:实例调查分析,物理模型试验,数值模拟分析,统计分析等四个方面.Egashira等通过室内模型试验,模拟分析了碎屑流物质不同于滑床物质的情况下,碎屑流铲刮滑面,裹挟堆积体的运动过程,首次实现了物理模型试验中对滑体质量变化问题的分析;McClung基于调查统计的地形参数,运用基于运动剖面角度分布的最小二乘法和基于无量纲地形参数Gumbel分布的超距预测法,分析了滑坡运动路径上斜坡坡度对滑体运距的影响;Okura等对干滑坡的流化作用进行了试验分析;Evans等调查研究了1984年6月28日发生在哥伦比亚西南部凯利山的第四系火山碎屑岩滑事件,滑体以碎屑流形式沿水平方向运移3.46km,垂直落差1.18km,等价摩擦角为19°;Fannin和Wise根据大量滑坡—碎屑流事件的现场调查数据,建立了分析碎屑流运动的经验模型,对不同地形下碎屑运动特性进行了分析;Gray通过工业生产中常用的转鼓,对干碎屑流的运动做了物理模型试验,分析了鼓内填充度不同的各种情况下,碎屑流的运动混合特征;Legros研究了高速远程滑坡的活动性,认为:用于描述滑坡活动性的视摩擦系数(垂直落距/水平滑距)在物理学上是无意义的,运距基本取决于滑体体积,而垂直落差仅会增加运距的离散性;D论文范文ices等对岩崩运动过程中的"碎屑化作用(fragmentation)"进行了数值模拟,定性分析了碎屑化在岩滑运动过程中的作用;Crosta等运用2D和3D有限元法对滑体运距进行了模拟分析;Hunter和Fell基于对350个高速滑坡数据的统计分析,基于失稳机制,边坡类型,滑体体积,滑源区及下部边坡的几何尺寸和运动路径的受阻情况等,提出了预测滑坡运距角的方法;Friele等研究了全新世时期发生在Cascade火山带米格山地块区的大规模滑坡,滑移总体积约为6×108m3,运动过程包含早期较高源区的岩崩和后期碎屑流两个阶段;McDougall和Hungr由于一种改进的DNA模型,实现了三维简单地形下滑体运距的数值模拟,模拟分析中实现了对基底阻力变化,滑体质量变化,运动大变形等特征的分析;Crosta等基于Voellmy流变特性和由GIS获取的高精度基础地形资料,运用拉格朗日描述下的准三维有限元方法对Val Pola滑坡的整个运动过程进行了模拟,并通过模拟结果与现场数据的对比,分析了该方法在处理复杂性大规模滑坡中的适用性;Luzio等描述了位于意大利亚平宁山脉中部Maiella地块西部边缘的第四系Campo di Giove岩滑事件,分析了地形对堆积物分布的控制作用;Félix等为研究密集火山碎屑流的动力学特征,进行了干碎屑流沿粗糙倾斜滑面运动的物理模型试验,试验模型中通过设置滑面宽度大于碎屑流运动宽度,实现了碎屑流无侧限流动的模拟;Agnesi等介绍了一种综合分析法用于滑体运距的预测;Ferrara等对发生在意大利西西里岛南部Castelmola村附近的崩滑体的运动学特征进行了研究;Geertsema等对2002年7月初发生在哥伦比亚东南部的Pink Mountain背斜西翼的大型岩滑—碎屑流进行了详细的描述,由DEM模型估计滑体体积约为1.04×106m3,垂直落差达450m,水平运距达2km,等价摩擦角为 11.6°,覆盖面积达43公顷,滑体在运动过程中存在裹挟沿途堆积物的现象;McDougall和Hungr对高速滑坡运动过程中的物质裹挟现象进行了动力学模拟;Hungr等从经验方法和各种数值模拟方法中讨论了滑坡的运动机制,运距和速度分布,较为系统的概述了前人所提出的主要模型的机理和特征;Crosta等应用二维FEM模型对滑体运动过程中的扩离现象进行了模拟,通过多种基本模型和屈服准则组合情况的模拟分析,实现了对滑体内部变形和滑体质量变化的模拟; Pollet等基于Flims岩滑的现场调查结果,对其运动特征进行了分析,并用"书斜式叠加板(slab-on-slab)"模型来解释碎屑堆积物的形成机理;Friedmann等运用颗粒流的物理模型试验,研究分析了颗粒流的非线性特征,并对碎屑运动过程中的能量耗散机理和重力驱动机理进行了研究;Locat等运用"碎屑化(fragmentation)"机理分析了高速滑体具有远程运动特征的原因;Dunning等,Owen等对2005年10月8日克什米尔地震过程中发生的一系列崩滑体进行了描述,对崩塌源区特征,崩塌过程和堆积形态等进行了统计分析;Hewitt等从沉积学和地貌学分析方法入手,对灾难性崩滑—碎屑流的堆积特征进行了调查研究;Gerol-ymos等运用新的颗粒碰撞模型对Nikawa滑坡的远距离运动特征进行了分析;Zambrano介绍了一种大型岩崩的动力学模型,并根据能量守恒方程,获得了摩擦减损公式和潜在崩滑体沿运动轨迹的速度分布公式;Evans等对2006年2月发生在菲律宾中部莱特岛热带山区的一场灾难性的岩滑—碎屑流事件进行了描述,15×106m3(包含运动路径上所裹挟的堆积物)的崩滑体直接掩埋其运动途中的村庄,导致1100多人丧生,该滑坡是由一处高达450m的岩质边坡失稳所产生,水平运距为3800m,垂直落距为810m,等价摩擦角为12°,滑体在运动至谷底2600m处时因遇到稻田,产生超孔隙水压力,导致滑体所受摩擦力迅速减小,滑距增加;Tommasi等用离散元模型分析了含泥岩夹层的灰岩地层沿平坦滑面运移的干碎屑流的运距分布特征,并用PFC2D软件对潜在岩崩体的运距进行了预测;Manzella等通过小尺寸物理模型试验,研究了岩崩运距和扩散过程的机理,并通过改变滑体降落高度,体积,失稳体的几何尺寸和物质组成来分析其对堆积体特征(长度,宽度,高度和形态)和运距的影响;Sosio等对2004年9月发生在意大利中部阿尔卑斯山上的2.5×106m3的Punta Thurwieser岩崩进行了现场调查与研究,并通过二维和三维DNA模型对该滑坡的运动机理进行了数值分析,提出了冰川层能提高滑体运动活动性的观点; Pirulli等运用基于连续介质力学和长波近似原理的RASH3D方法对Frank滑坡和Val Pola滑坡进行了反分析,以研究岩崩体的运移和扩散过程;Hungr和McDougall较为系统的介绍了DNA模型和DNA3D模型的理论基础及其在滑距预测中的应用,并通过大量室内试验对两种模型的准确性进行了验证;Gray和Kokelaar通过实验模拟分析了具有自由流动表面的碎屑流体中大颗粒的运动沉积特征.

　　在高速远程滑坡研究历程中,Hungr等发表的《A Review of the Classification of Land-slides of the Flow Type》系统地总结了各类流动型滑坡的运动形式,并基于其运动机制,粒径分布,物质组成,运动速度等对流动型滑坡进行了详细的分类,提出了一个已被世界各国学者认可的分类标准,是滑坡流态化研究领域一篇具有极高参考价值的文献;此外,Evans等在第六届国际滑坡大会之后编着的论文集《Catastrophic landslides: effects, occurrence, and mecha-ni论文范文》中,论述了当时世界范围内最有影响力的16个灾难性高速滑坡—碎屑流(包括中国洒勒山滑坡在内)事件的运动过程和形成特征,是一本关于高速远程滑坡-碎屑流典型实例研究的重要总结性文集,具有极高的参考价值.

　　最近十年里,国外最着名的高速远程滑坡研究学术专着有4部.Eri论文范文ann和Abele出版的《Dynamics of Rockslides and Rockfalls》一书共分七章,从典型实例的地形地貌,崩滑体失稳,破碎,运移等几个方面进行了分析研究,较为全面的介绍了高速远程滑坡的碎屑化机理和远程运动机理,并提出了几种可行的预测方法.Pudasaini和Hutter编写的《Avalanche Dynamics:Dynamics of Rapid Flows of Dense Granular Avalanches》,系统的总结了国外近一个世纪以来对雪崩动力学的研究成果,从数值模拟和物理模型试验两方面介绍了近几十年来国外学者在碎屑流运动机理研究上的主要成果和进展,为以后关于碎屑流运动机理的研究提供了丰富的资料,是一本具有重要意义的参考文献.Evans等编写的《Landslide from Massive Rock Slope Failure》,除对崩滑体失稳机制进行了分析之外,还着重研究了崩滑体失稳后的碎屑流运动过程,通过各种方法和模型对失稳后的碎屑进行了分析研究,文中还对Flims等世界典型崩滑事件进行了研究.Sassa等编写的《Process in Landslide Science》,共四篇二十六章,分别从滑坡研究的发展历程,滑坡动力学,滑坡监测和滑坡风险性评价四个方面对滑坡研究的现状进行了阐述;在滑坡动力学特性的研究中,书*绍了日本近20年来关于高速滑坡的环剪试验成果和崩滑事件分析.

　　 2 国内关于高速远程滑坡-碎屑流的研究现状

　　 21世纪以来的十余年里,我国先后也发生了不少高速滑坡—碎屑流.2000年4月9日,西藏林芝地区波密县易贡藏布河扎木弄沟发生巨大规模高速远程滑坡,历时约10min,滑程8km,垂直落差3330m,截断易贡藏布河,形成长约2500m,宽约500m的滑坡堆积体,面积约5km2,平均厚度60m,体积2.8～3.0亿m3;滑坡运行过程中,形成的"土—石—水—气"混合体,具有明显的"气垫"效应,"飞行"特征,气浪冲击与涡流堆积特征.2017年6月5日发生在重庆武隆县的特大滑坡,滑动距离高达1.5km,造成了重大人员伤亡.2017年8月6日,四川汉源猴子岩发生崩滑.2017年6月28日发生在贵州省关岭县岗乌乡的大寨滑坡,被认定为"特大滑坡碎屑流复合型灾害",它呈现高速,远程滑动的特征.2017年7月27日,四川省汉源县万工乡二蛮山发生大规模滑坡,约48×104m3的强风化玄武岩体,在前期降雨的影响下高位高速滑出,随即解体转化为碎屑流,沿沟谷高速运动,沿途不断携卷和铲刮堆积于沟床及两侧斜坡的表层松散物质,使滑体的体积和含水量不断增大,当运动到沟谷中段时,因沟道在此向右偏转,在强大的惯性力作用下,部分碎屑流体冲向左岸斜坡,将居住于此的5户村民房屋掩埋,造成20人失踪,另一部分碎屑流体继续沿沟谷高速运动近1.4km才最终停止.

　　在我国,高速远程滑坡运动机理的研究,也一直是许多学者关注的热点课题.21世纪以来的十年,我国先后出现了大量高速远程滑坡-碎屑流的研究成果.殷跃平,朱平一,刘伟,吕杰堂等分别对西藏波密易贡高速巨型滑坡进行了现场调查和研究.刘忠玉提出了高速滑坡远程预测的"块体运动模型",基于"峰残强降"和"势动转化"原理对高速滑坡的危害范围预测做了初步探讨.王士天,许强,柴贺军等在易贡高速滑坡现场发现了滑坡高速流态化运动的地质证据,例如,运动过程中,由于高速振动液化后喷水冒砂形成的碟形小洼地,岩屑锥状丘,碎屑流边缘旋流等.邢爱国,高广运等对高速滑坡飞行气动特性进行风洞试验研究,计算出高速滑体的几何外形与结构,飞行姿态对高速滑坡飞行气动特性有显着影响,而飞行速度对气动特性的影响甚小.刘涌江,胡厚田,白志勇根据空气动力学理论,通过对4种不同形状滑坡模型的风洞试验结果分析,得出空气动力学效应对凌空飞行滑坡体运动的影响规律.刘涌江,胡厚田等进行大型高速滑坡滑动过程中碰撞特性的试验,研究了滑体碰撞解体后不同速度段岩体体积的分布规律.鲁晓兵等对碎屑流沿坡面运动进行了试验分析.方玉树从能量转化角度分析了滑体运距的分布,并通过对大量崩滑体总斜率μ与总能量的相关性推出了运程预测中总斜率与总能量关系的经验公式.陈禄俊,邢爱国等以头寨沟滑坡为研究对象,使用数值模拟方法研究了高速滑体凌空飞行的运动规律.崔芳鹏,胡瑞林等对重庆小南海地震崩滑堆积体进行野外地质调查,阐述了该崩滑堆积体的基本特征和形成机制,认为其形成过程经历了"风化剥蚀→震荡抛射→崩滑堆积→堵江成湖"4个阶段.胡明鉴,程谦恭等通过高速环剪试验,对易贡远程高速滑坡形成原因进行了分析,认为滑坡剪切速度越高,滑面土体强度越低,两者交互作用使得滑坡加速.程谦恭等论述了云南哀牢山区大水井高速岩滑的运动特征;并分析了高速远程滑坡超前冲击气浪的动力学机理.

　　 2017年7月在西安召开的国际第10届滑坡与工程边坡大会上,殷跃平主编的《中国典型滑坡》画册,以照片形式反映了我国典型滑坡的特征.黄润秋,许强等编着的《中国典型灾难性滑坡》,选取20世纪以来发生在我国的19个灾难性滑坡实例,从滑坡过程实录,基本特征,成因机制等方面,对实例进行了深入,系统地分析研究.

　　在黄土高速滑坡机理的研究中,王家鼎,张倬元,王家鼎,白铭学,肖树芳对地震诱发高速黄土滑坡,强震作用下低角度黄土斜坡滑移的机理进行了深入的研究.张得煊等对海原地震过程中触发的一系列黄土滑坡土样进行了环剪试验,分析了饱和黄土在不排水剪应力作用下的土体特性变化.金艳丽,戴福初通过对饱和黄土应力-应变特性的试验分析,研究了灌溉诱发黄土滑坡的形成机理.孙萍,殷跃平,吴树仁等对高速远程地震黄土滑坡发生机制进行了试验研究.周永习,张得煊等对黄土滑坡流滑机理进行了试验研究.许领,戴福初,闵弘对黄土滑坡的发生,滑动机制以及滑坡液化机制研究进行了评述,提出了黄土滑坡研究的几点设想.

　　近几年,在黄土滑坡研究领域出版了4本学术专着.王家鼎,张倬元在《典型高速黄土滑坡群的系统工程地质研究》一书中,论述了高速黄土滑坡群的灾害特征,深入探讨了高速黄土滑坡群的形成及运动学机理.王念秦,张倬元所着的《黄土滑坡灾害研究》,系统的论述了黄土滑坡的类型,滑带土特征,黄土滑坡的形成和运动机理.吴玮江,王念秦所着的《甘肃滑坡灾害》系统地总结了甘肃滑坡类型,特征以及滑坡发育程度,分布规律和影响因素等,并通过典型实例深入探讨了高速远程滑坡的冲撞加速作用机理等问题.袁丽侠所着的《宁夏地震诱发黄土滑坡图集》,以图片的形式展示了宁夏南部地震诱发的滑坡类型,并分析了其形成原因,对于研究高速滑坡有较高参考价值.

　　国内近十余年来,出版了关于高速滑坡动力学机理的学术专着3部.胡广韬等所着的《滑坡动力学》,是国内第一部关于滑坡动力学的专着,在该书中,胡广韬系统提出了被同仁和后人称之为"胡氏假说"的剧动式高速滑坡"八大效应",并深入研究了坡基型剧动式高速滑坡,高速滑坡启程弹冲与行程高速,多级冲程高速滑坡等机理.程谦恭,彭建兵,胡广韬等在《高速岩质滑坡动力学》一书中,详细研究了剧冲式高速滑坡破坏,失稳剧动,高速飞行,碰撞解体及冲击成坝动力学的机理,并提出高速滑坡"峰残强降启程机理"与"滑坡坝冲击坡夯实机理"等的计算公式.胡厚田,刘涌江,邢爱国等在《高速远程滑坡流体动力学理论的研究》一书中,以云南头寨沟滑坡为原型,在现场详细调研的基础上,基于流体动力学理论,运用离散元模拟了高速远程滑坡运动全过程,并对远程碎屑流运动进行了理论分析.

　　在对高速远程滑坡研究的述评方面,程谦恭,张倬元,黄润秋厘定了高速远程崩滑的定义;详细阐述了国内外典型高速远程滑坡灾害事件的几何学,运动学特征;概述了国内外所提出的高速滑坡动力学机理;分析和讨论了动力学机理研究的发展趋势与动向;提出了进一步研究应解决的十大关键问题.张明,殷跃平,吴树仁等总结了国内外关于高速远程滑坡-碎屑流运动机理研究的发展历程与现状,并对未来的发展方向做了展望.

　　 3 国内关于论文范文触发的高速远程滑坡的研究现状

　　论文范文由于具有震级高,震源浅,震源呈长条形,释放能量大,持续时间长,地面振动强烈等特点,加之论文范文区特殊的地质背景和高山峡谷地形地貌,触发了大量的崩塌滑坡等次生地质灾害.滑坡规模巨大,如安县大光包滑坡(体积7.5亿m3),绵竹市文家沟滑坡(体积2750万m3),北川县唐家山滑坡(体积2037万m3),青川县东河口滑坡(体积1500万m3)等,均是特大型地震滑坡.而大量高速远程滑坡—碎屑流,因其规模大,速度快,滑程远,破坏力强等特点,成为地震地质灾害研究的热点.

　　国内学者对"5.12"地震触发的高速远程滑坡—碎屑流运动过程进行了大量的分析研究.许强,黄润秋揭示了论文范文触发的大型崩滑灾害具有震裂溃屈,临空抛射和碎屑流化等动力学特征.黄润秋等通过对安县大光包滑坡的剖析,将其运动过程分为:坡体震裂,松弛和解体阶段,高速溃滑阶段,振动堆积阶段及二次抛滑和碎屑流堆积阶段.殷跃平对论文范文触发滑坡的高速远程特征等进行了大量的分析,通过汶川牛圈沟滑坡,北川王家岩滑坡,青川东河口滑坡的研究,描述了滑动—流动—滑覆,高位抛滑—滑覆—气浪击毁,高速抛滑—碎屑流,铲刮滑动—碎屑流及滑覆—堰塞等过程.伍法权等指出地震抛射型高速滑坡以高位崩塌为主,受地震动力抛掷作用和地形坡降控制,以高速碎屑流形式,经历了高位崩滑—低空飞行—远程抛洒—气垫冲击等演变过程.王运生等揭示了论文范文高位滑坡中的抛射运动模式,并给出了几处大滑坡的运动距离与拔河高度等参数.许强等提出抛撒型滑坡:首先在地震作用下,滑体拉裂,松动,高位滑出;在剪出口前缘的陡坎及前缘一定距离内有一段滑动空区,几乎保持原始地貌形态;在其运动过程中,由于其内部质点速度差异或滑体与沟谷岸壁,沟道碰撞碎裂解体,转化为高速远程碎屑流化运动;在运动过程中铲削,裹挟坡面及两侧松散物质,使滑体方量不断增大;并根据牛圈沟滑坡—碎屑流运动特性,对滑动过程中的弯道超高,爬高和滑移距离分别采用超(爬)高值估算法,动量传递法和谢德格尔法进行了分析比较.石菊松等认为论文范文诱发的灾难性滑坡,如青川东河口滑坡,彭州谢家店子滑坡,汶川映秀牛圈沟滑坡,绵竹清平文家沟滑坡等,不仅具有高速远程,碎屑化的特点,而且具有明显的气浪效应.孔纪名等阐释了牛圈沟滑坡的"滑动启动—碰撞碎裂—碎屑滑动—堆积停滞"4个运动阶段中的7次折向过程,应用"地震启动—碎裂—加速"机理解释地震滑坡超高速,滑程远,规模大的特点.李秀珍等认为东河口滑坡运动阶段可分为启程滑动,近程飞跃,碰撞和远程流动3个阶段,并对46个典型地震滑坡的滑动距离与滑坡体积以及原始斜坡坡角的相关关系进行了统计分析.孙萍,张永双等对东河口滑坡-碎屑流高速远程运移机制进行了探讨.黄河清和赵其华对文家沟巨型滑坡—碎屑流的基本特征及成因机制进行了分析.吴树仁等统计分析了论文范文10个规模最大,位移最远,危害最严重的滑坡的分布特征.王涛等对文家沟高速远程滑坡—碎屑流的启动,高速远程运动和减速停积阶段进行了定性分析.吴文平等指出地震坠落滑动型滑坡运动及形成过程经历了后缘崩塌坠落启动,中下部整体启动滑移,滑后堆积等3个阶段,并对其发生进行了动力学量化分析.

　　国内学者对"5.12"地震触发的滑坡—碎屑流运动过程进行了大量的物理模型试验和数值分析.唐春安采用二维平面模型,根据应力波理论,进行了两个边坡分别在左侧和下部动态载荷作用下的碎裂和抛射过程的数值试验研究,认为地震压缩波在传播过程中遇到边坡自由面会产生加速度倍增拉伸反射波,造成表层拉裂破坏,当加速度足够大时,浅层碎裂的岩石就可能出现抛射现象.黄雨等针对高速远程滑坡所呈现出的流态化特点,采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法,开展了强震诱发崩滑运动过程的数值模拟研究.韩金良等反演了论文范文中的牛圈沟滑坡,大光包滑坡,唐家山滑坡,东河口滑坡的滑动速度.孙萍等利用DPRI环剪试验机,对东河口滑坡滑动过程中的振动液化现象进行了一系列环剪试验研究,研究表明,地震作用过程中,发生在滑坡潜在滑面上的振动液化现象是导致高速远程滑坡产生的一个重要因素.夏敏等采用FLAC3D程序对滑坡进行了三维模拟.苏生瑞等采用2D-Block软件对谢家店子滑坡进行了全过程的数值模拟研究.

　　在论文范文地质灾害调查研究的基础上,出版了3本极具参考价值的学术专着.黄润秋等着的《论文范文地质灾害研究》一书由四篇十六章构成,从论文范文发震构造背景及动力学机制分析,地质灾害发育分布规律及发生机理,次生地质灾害风险性评价及防治对策,震后地质环境评价及震毁城镇选址四个方面,对论文范文震后研究成果进行了汇总,是一本内容丰富,参考价值极高的文献.许强,裴向军,黄润秋等着的《论文范文大型滑坡研究》系统地总结了论文范文触发的崩滑灾害分布规律,在对崩滑事件统计分析的基础上,选取了18个典型滑坡事件进行了详细的现场调查和成因机制分析,是一本关于大型滑坡地形学研究和机理分析的重要参考文献.殷跃平等着的《论文范文地质与滑坡灾害概论》,分别从区域地质构造背景,地震前后地壳运动GPS监测分析,地震断裂滑动及同震位移,地震诱发地质灾害,地震滑坡触发特征和地震滑坡高速远程特征等六个方面对论文范文发生的地质背景进行了研究,并选取牛圈沟高速滑坡—碎屑流,北川王家岩高速远程滑坡和青川东河口滑坡-碎屑流进行了实例分析,是一本重要的参考文献.

　　国内多家科研单位将论文范文滑坡野外考察照片与典型遥感影像汇集成册,这些画册,从不同侧面生动地反映了论文范文地质,地质灾害等方面的特征,为高速远程滑坡-碎屑流的研究提供了丰富的原始资料,具有重要的参考价值.

　　在对论文范文滑坡灾害研究的述评方面,许冲,戴福初,徐锡伟对这方面的研究成果进行了总结,指出了研究中存在的问题,并对今后的研究方向进行了展望.

　　对高速滑坡—碎屑流动力学机理的研究,不仅从基础研究上来说,它可以向人们揭示一种自然规律;而且从应用基础研究的角度来说,它对国民经济和社会发展也有重要的意义.对碎屑流态化运动机理的掌握,是正确建立地质力学模型,确定危险区范围,评价危害程度,进行工程建设选址等所必不可少的基础;对碎屑流运动规律的掌握,也可能推进工业中气力输送,管道运输等相关领域的发展.

　　生物炭对矿区污染土壤中重金属锁定机制研究

　　龚正君* (地学学院)

　　哥本哈根世界气候大会是一次被喻为"拯救人类的最后一次机会"的会议.世界各国都有相应的CO2减排计划,我国减排目标是到2020年生产总值CO2排放比2005年下降40%～45%.由此而来的"碳封存"成为全球关注的焦点,拟实现捕获碳并安全存储的方式来取代直接向大气中排放CO2.早在几百年前,亚马逊印第安人就会将生物炭和有机质掺入土中,创造出肥沃的黑土.目前,结合土壤危机和气候问题,将碳封存于土壤中,成为热点话题,这让人类反思亚马逊黑土之谜.生物炭指在缺氧的条件下把生物质进行高温处理,生物质中的油和气燃烧掉,剩下的就是生物炭.生物炭碎料的孔洞结构十分容易聚集营养物质和有益微生物,从而使土壤变得肥沃,利于植物生长,实现增产的同时让农业更具持续性.更妙的是,它把碳锁定在生物群内,而非让它排放到空气中.生物炭几乎是纯碳,埋到地下后可以由几百至上千年不会消失,等于把碳封存进土壤,有助于减缓全球变暖,因此全世界范围内引发对生物炭的广泛兴趣.

　　在亚马逊黑土研究过程中,发现黑土的主要成分就是生物炭.这一现象为科学家们提供了另外一条思路,生物炭既然能长期(可长达几百年)存在于土壤中,让土壤保持其富有的生产能力,同时碳被封存在土壤中就是同样的期限.Lehmann发现,采用生物炭的方式将碳封存于土壤,比采用植物和树木的方式封锁碳更加有效,其在Nature杂志上发表论文认为,在"CO2-树木-土壤碳"循环中,只有0%的C被长期封存于土壤中,而在"CO2-树木-生物炭-土壤"循环中,将有20%的C被封存于土壤中,这无疑是一个令人惊喜的发现,为碳封存提供了有效的途径.据Lehmann等人估算,生物炭每年能够从大气中吸收55～95亿吨的碳,这无疑为哥本哈根世界气候大会的目标指明了前进的方向.因此,为解决碳封存问题,以生物炭的形式将碳封存于土壤中,不仅是解决全球气候问题,缓减温室效应的有效措施,还是将日渐贫瘠的土壤变成"亚马逊黑土"的重要举措.

　　因对碳封存的重视而引起科学家们对生物炭在土壤中作用机制的广泛关注.Montgomery在2020展望中明确表示,土壤将是未来关注重要环境要素,其中在土壤中添加生物炭来改善土壤质量和肥力将是重要的研究内容之一.科学家们在探索亚马逊黑土之谜的同时,更多的研究者对生物炭-土壤系统对农作物,土壤肥力等的影响产生了浓厚的兴趣,希望将亚马逊的黑黄金推广到更多的地区和种植更多的物种.

　　首先就有研究者将各种生物炭介入土壤研究土壤中作物的生长情况.Zwieten等将纸厂废渣在低温条件下制作成生物炭,并研究了该生物炭添加在土壤中,作物的生长情况.结果表明,因为纸厂生产工艺中要大量使用石灰,所以制作出来的生物炭主要成分为C和Ca;将该生物炭与酸性ferrosol土壤混合后,阳离子交换能力提高两倍,氮的利用也显着增加,土壤的质量显着改善,农作物的产量提高;而在碱性calcarosol土壤使用生物炭时,得到了不完全相同的结果,小麦,大豆和小萝卜的产量在这样的环境中产量变化不尽相同.Ellen 等对采用生物炭修复的贫瘠土壤中种植辣椒和西红柿的生长发育进行了研究,发现辣椒在这样的生物炭-土壤体系中有更为茂盛的生长,从辣椒的叶面积,植物冠干重,枝干数量,发芽率,花和果实的量等都有很好的增加,辣椒的根系显着的发达,土壤中的可利用生物菌群也大量的增加.在此生物炭-土壤体系中种植西红柿,发现西红柿的植株高度和叶面积都显着增加,但是对于西红柿的花和果实影响不明显;这些研究结果表明生物炭对植物的影响不是直接来源于对植物影响的直接或间接的影响.Ellen推测有两种原因导致生物炭的使用普遍提高农作物的生长状况:一是生物炭促进那些有利于植物根系菌群的微生物群落的生长;二是那些在高浓度环境中表现出的生物毒性的化合物在生物炭中的低浓度而引起的毒物兴奋效应.Julie 对增加不同量(0,8,20 t.ha-1)的生物炭于哥伦比亚大草原氧化土(热带地区高度风化和淋溶的土壤)中,跟踪研究玉米-大豆轮作的情况.通过4年(2003–2006)的种植发现,玉米在生物炭加入量为20 t. ha-1的地块中,在第一年玉米的产量无显着变化,在后面三年中玉米的增产量分别是28%,30%,140%,同时如Ca,Mg等营养物质的利用率都有显着的提高,土壤的pH提高了,同时可交换酸度减少.

　　是什么原因导致了当生物炭介入土壤时各种作物都表现出很好的生产力.此方面有也科学家对生物炭的介入改变土壤肥力等进行了研究.Ding等研究了竹炭的吸附性能以及竹炭在不同深度的土壤中对氮的滞留情况.通过实验,在土层深度为20cm时,因竹炭的加入可以减少15.2%的NH4+-N的流出损失,结果表明竹炭对NH4+-N通过阳离子交换的作用吸附显着.由此可以猜想竹炭的加入可以增加土壤中化肥的利用率.D论文范文id等应用生物炭来改善热带风化土壤的质量和减少营养成分流失.通过实验得到,在添加的生物炭比例越高的土壤中,营养物质N,P,Mg和Si的流失量就越小,如在20 g kg-1的土壤-生物炭环境中,总N和总P的流失率分别减少11%和69%.由此研究可知,将生物炭应用于热带风化土壤中防止营养物质的流失是可行的.D论文范文id课题组还对生物炭修复美国中西部土壤进行了研究,结果为生物炭的加入,改变了土壤对总氮,有机碳,P,K,Ca,Mg的储存,从而改变土壤的质量,提高美国中西部土壤的肥力.

　　科学家普遍认为土壤-生物炭体系可以提高农业生产率.他们研究结果90%证实土壤-生物炭体系能显着增加农作物产量;同时Lehmann和Rondon也指出,这一结果依赖于生物炭的使用量,植物生产力有20%～220%的增幅.Blackwell等认为,这一研究并不能通用到所有的植物和土壤,比如目前的研究并不包括草地,灌木,树木以及热带多年生作物会有同样的效果.

　　由此可见,在土壤中加入生物炭激发了众多科学家的兴趣,近年来生物炭的加入对土壤的基本性质,营养物的影响以及对农作物的影响均有研究成果呈现.从这些研究结果中不难得出生物炭的加入对土壤的质量及肥力均有非常重要的意义.那么,生物炭的加入,会对污染土壤中的污染物质有怎样的影响?是否有利于土壤的可持续利用?土壤中污染物的生物可利用性情况又如何?这是犹如生物炭可通过碳封存作用改变气候变暖一样重要的科学问题因此生物炭掺入土壤中,会对土壤中的污染物迁移转化起怎样的作用将是土壤修复的新研究热点目前,虽然有众多科学家认为采用生物炭的方式将碳长期封存在土壤中来应对令人担忧的全球气候变化,但是对于生物炭-土壤系统中污染物的迁移转化规律的认识却比较缺乏,对土壤中加入生物炭对污染物的影响也有少量的研究.在这一类研究中,一部分成果表现在生物炭与污染物之间的作用机制,比如陈宝梁等制备出三种有磁性的生物炭材料,并采用其制备的磁性生物炭材料处理废水中的混合有机物和磷酸盐,结果表明,带磁性的生物炭比非磁性的生物炭具备更强的吸附能力,磁性生物炭材料对有机污染物和磷酸盐的污水处理有良好的作用.Cao等采用奶牛粪便在200℃和350℃下制备生物炭用于对Pb和阿特拉津杀虫剂的吸附.该生物炭对Pb的吸附遵循Langmuir-Langmuir吸附模型;对阿特拉津的吸附是该农药被生物炭吸附的同时进入有机相;当Pb和阿特拉津同时存在时,相互之间的竞争很小.这样的研究结果表示奶牛粪便制备的生物炭对金属和有机物都有很好的吸附.在污染物-生物炭作用研究中,还缺乏更多的成果呈现,对多种污染物同时与生物炭的作用机制的报道也很缺乏.

　　那么污染物在生物炭-土壤体系中的情况又是如何?在土壤耕作过程中大量使用杀虫剂等环境污染物,在生物炭使用后,土壤中的杀虫剂将会发生怎样的迁移转化过程,是否有利用农业的生产?应着这样的疑虑,科学家们也有相应的研究成果呈现.有研究者对生物炭掺入土壤后,土壤中的温室气体的产生情况和两种杀虫剂莠去津和乙草胺的去除情况进行研究,结果表明,在不同比例的生物炭-土壤系统中,温室气体CO2和CH4的排放明显减少,对重量比小于20% 的生物炭-土壤系统中N2O也是大量减少排放;生物炭的加入,增加了生物炭-土壤系统对莠去津和乙草胺两种杀虫剂的吸附,可以减少耕作过程中杀虫剂的使用量.这样的研究成果表明,生物炭掺入土壤,无疑是改善温室气体排放,封锁碳的重要策略,也是不会给土壤的生产造成不良影响.陈宝梁课题组还采用松针生物炭对土壤中的多环芳香烃(PAHs)进行修复,该研究采用不同热解温度(100℃,300℃,400℃,700℃)生产出系列的生物炭,并应用于稻田土壤中PAHs的吸附研究,得到了生物炭对PAHs有良好吸附效果的结论.Yu等将木屑生物炭用于土壤中,研究该土壤系统中毒死蜱和虫螨威两种杀虫剂对洋葱的生物可利用性.结果表明,随着生物炭比例的增加,两种杀虫剂的流失量也随之增加(达到86～88%,35天);虽然杀虫剂在生物炭-土壤中保持较高的水平,但是洋葱植株内杀虫剂的浓度却随生物炭比重的增加而减少,减少的比例可达10%(毒死蜱)和25%(虫螨威).也有研究者对五氯苯酚,三嗪类杀虫剂在生物炭-土壤系统中的作用就生态毒性等进行了研究,这些研究成果展示了,生物炭对土壤原位修复中对有机物的生物可利用性具有重要的意义.

　　随着环境问题的多样化,严重化,众多的农业生产污染物进入土壤,威胁着土壤利用的可持续性和农作物的安全性.在无机物污染土壤的研究过程中,有部分研究者开始关注生物炭的使用会对土壤中无机物的迁移转化起这样的作用.Minori等连续发表两篇文章报道了在生物炭修复土壤中Cu的吸附等温线及阳离子的释放.他们在研究中发现,Cu的吸附等温线在不同的土壤类型中表现各不相同:在粘土,San Joaquin碱性土壤中,生物炭对Cu有显着的吸附能力;在侵蚀土壤,Norfolk酸性肥沃土壤中对Cu的吸附能力很弱.采用核桃壳制备的酸性活性炭和生活垃圾制备的碱性生物炭在Norfolk酸性土壤中对Cu的吸附好于San Joaquin碱性土壤,吸附能力显着增加.在Norfolk酸性土壤中,酸性活性炭的加入可以通过离子交换的机制能增加对Cu的吸附,减少H+,Ca和Al的吸附.在San Joaquin碱性土壤-生物炭体系中,因Cu与土壤以及生物炭表面的电负性发生静电作用,灰分的吸附,Cu与生物炭材料上配位基团的π电子的配位作用及沉淀作用而使Cu滞留.他们还发现从粘土,San Joaquin碱性土壤中,生物炭对Cu有显着的吸附能力的情况;在侵蚀土壤,Norfolk酸性肥沃土壤中对Cu的吸附能力很弱.核桃壳制备的酸性活性炭和生活垃圾制备的碱性生物炭被用于重金属在降雨而产生的滤液毒性实验,生物炭减少了Cu的吸附-解吸附的滞后作用,如果没有酸性活性炭存在下使用pH值为4.9的缓冲溶液就可获得Cu滤液.溶解性的磷和锌溶液的吸附-解吸附平衡被获得,并且显示在酸性的溶解及粒子状态下,Cu和其它吸附的元素将被同时释放出来.相比之下,在只增加了碳或者土壤(San Joaquin土壤)保持一定数量的情况下,S和K将因为表面交换而被耗尽.在增加了酸性活性炭的土壤中Al和原有的Cu之间有固定的平衡浓度.在碱性生物炭中阳离子的交换机理尤为重要,可溶性的Al2O3不会被交换出来.该课题组还对生物炭老龄化会对土壤的修复有何影响展开了研究.生物炭老龄化主要表现在环境污染物的吸附尤其是对天然有机物(NOM)的吸附以及氧化作用.该课题组研究了在有NOM有没有羟基的条件下,采用垃圾制备的生物炭和活性炭对碳化的承受能力.对于因氧化而老龄化的问题,作者采用了磷酸活性炭在活化过程中的耐受程度分析.结果为生物炭的有机基团和NOM的多羟基能够锁定碱性土壤中的Cu(II).采用350℃制备生活垃圾的生物炭有利于提高所有重金属的吸附.这一结果比磷酸活化的活性炭的吸附效果更显着.在溶液中总硫的比例在生活垃圾生物炭修复的土壤中被减少,但是在磷酸活化的核桃活性炭中就不行.Hartley等人将绿色废弃物(GWC, 30% v/v)或者生物炭(BC,20% v/v)添加入三种不同的棕色土壤中,并种上芒草.结果发现在GWC中农作物叶面的As的含量变化作用很小,而As在根和茎的含量变化在三种土壤中各不相同.土壤孔隙水中溶解性C的含量的增加也会影响Fe和As的迁移.而BC的实验结果不好,没有如上的现象.将这两种材料添加进土壤,对溶解有机碳(SOC),Fe,P和pH的影响可以判断As渗漏进入地下水的状况.

　　纵观现有关于生物炭用于土壤生产的研究成果,揭示了生物炭乃是碳循环有效的固碳策略,同时也对土壤质量,肥力及生产力有促进作用.但是对于生物炭作为土壤的原位修复材料,研究成果较为缺乏,土壤原位修复能力和机制尚不够清楚,因此也就为本项目提供了重要的立项依据,完成生物炭对矿区污染土壤中重金属锁定机制的研究.

　　要着重强调的是,在以往所做有关生物炭对土壤中污染物作用研究工作中,并没有深入探讨众多重金属混合与生物炭-土壤系统作用的机理.而且,自然环境条件(如降水,pH,湿度等)下,土壤对重金属的作用机制,土壤与生物炭之间的作用机制以及土壤和生物炭对重金属的竞争作用等,这些问题还有待解决.这也是本项目的立项理由.

　　综上所述,生物炭对矿区污染土壤中重金属的锁定机制研究是生物炭广泛介入土壤实现碳封存和土壤原位修复的重要组成部分.研究生物炭进入土壤对重金属污染物的迁移转化机制,对于深入生物炭对全球碳循环的贡献研究是必不可少的.然而,生物炭掺入土壤会对土壤中重金属污染物的迁移转化和稳定等环节的定量关系如何还不清楚,特别是生物炭老化过程以及生物炭对重金属污染土壤中的多种重金属的锁定机制的竞争关系缺乏研究.因此,探讨模拟自然环境条件下的重金属迁移转化条件,揭示生物炭在土壤原位修复的作用机制,可为矿区重金属污染土壤的原位修复策略提供科学依据.

　　不同结构尺度红层岩土水稳定性机理研究

　　郭永春* (地学学院)

　　红层在我国分布面积约82万km2,西南,中南,西北地区分布广泛.通过对铁路,公路,水利水电,建筑等38个不同工程期内红层岩土工点的调查分析,在红层地区边坡,地基,洞室工程中,红层岩土由于水稳定性差,崩解软化,快速风化,翻浆冒泥,膨胀变形,渗流破坏等工程地质问题在施工,运营等工程期内尤为突出.根据铁路工务部门统计:由于排水不良造成的路基病害占各类病害总和的37.3%,与水的危害有着直接或间接关系的基床病害占各类病害总和的22.5%.国家中长期铁路规划通过西南红层地区总里程约有3157公里,边坡,路基,洞室等红层岩土工程中的"水稳定性"问题不可避免.

　　研究表明:水是工程期红层岩土工程安全持续性影响因素之一,贯穿整个"工程生命周期",其影响具有隐蔽性,持续性,周期性,滞后性等特点;水对红层岩土的工程影响,只能按照既有工程经验模糊折减设计施工参数,进行力学稳定性评价,没有突出水对岩土工程的深刻影响,导致不安全隐患和经济效益的损失.工程实践亟需有效判断和评价红层岩土"水稳定性"的系统方法.

　　特殊岩土工程实践研究成果,尤其是膨胀性,崩解性,软化性,湿陷性,冻胀性,溶解性,胶结性,分散性,侵蚀性等水岩相互作用现象充分说明了水的存在和演化对岩土体工程性能产生了重要的影响,水在各种特殊岩土性质变化机理中起着至关重要的作用,是控制各种特殊岩土性质变化的序参量.京九铁路季节冻土边坡水稳定性评价,遂渝铁路客运专线红层岩土水稳定性评价,遂渝铁路路基基床水泥土水稳定性评价和湘耒高速公路软岩填料水稳定性评价等特殊岩土工程实践提出了系统开展"水稳定性"研究的迫切需要.

　　水作为强大的地质营力,参与了宏观到微观范围内的各种地质作用和生态—环境过程,水稳定性现象是普遍存在于各种岩土工程之中的水岩相互作用问题.关于水岩相互作用的理论研究很多,虽然其研究的重心在于水岩相互作用本身,但都不同程度的强调了水对岩土体工程性能的影响,为系统开展岩土"水稳定性"研究奠定了理论基础.

　　水以大气降水,地表水,地下水等形式与红层岩土等区域性分布的岩土体发生侵蚀,淋滤,洗刷,冲刷,蒸发,渗流,溶蚀相互作用,改造红层岩土体地层结构,岩体结构及其岩性组合,导致边坡,地基,洞室,基坑,堤坝,沟渠等红层岩土工程产生滑坡,崩塌,泥石流,沉降变形,风化剥落,翻浆冒泥等变形破坏形式,呈现典型的区域性,季节性,周期性,滞后性的发生发展规律.各类地质问题稳定性,安全性,危险性等研究成果重视水对岩土体工程性能的影响,但多是将水的因素作为经验系数,将岩土工程参数进行折减,以保证工程安全,在形式上,仍然是以"力学稳定性"分析为核心,对水的持续性,隐蔽性,周期性,滞后性影响估计不足,没有突出水对岩土工程安全的系统影响.

　　水以结合水,毛细水,重力水,固态水等形式与细观岩土结构,矿物成分发生相互作用,导致矿物成分流失,细观结构变化,引起岩土体细观工程性能的劣化,导致工程安全问题.在细观尺度上岩土体的膨胀,崩解,软化,收缩,冻胀,融沉,湿陷,溶蚀,分散,渗流,盐渍等特性突出了水岩相互作用的细观机理,通过结构变化的形式导致岩土体工程性能的变化,细观变化的积累,导致宏观问题的产生,影响工程安全.软化系数,崩解指数,胶结系数,灵敏度,分散度等工程参数,充分表达了细观岩土结构与水的相互作用程度.工程实践中将这些参数融入力学评价体系中的多为经验参数,没有突出水对岩土体稳定性的深刻影响,因此,可以探索建立岩土体水稳定性评价方法,弥补力学稳定性分析的单一性,完善工程稳定性评价体系.

　　细观分析的关键集中在岩土体结构特征的变化上,而物质成分的水稳定性问题却是所有问题发生的最本质的微观过程.在微观物理化学尺度上,水与岩土中的矿物成分发生物理化学相互作用,水化,溶解,氧化,腐蚀,还原等破坏关键物质成分的基本物理化学结构,导致岩土体最根本的物质结构的破坏,具有隐蔽性,持续性,滞后性等特征,具有显着的时间效应,随着时间的积累导致细观性能的变化,进而引起显着的变形破坏.可以应用地球化学,化学热力学,岩土工程化学,粒子能场理论等物理化学理论,探索水稳定性问题发生的必然性和发展趋势,构建岩土体水稳定性的基本物理化学过程,阐明岩土体水稳定性发生发展的本质机理,建立关键物质成分水稳定性系统分析方法.

　　水是风化作用过程中重要的环境因素,冰劈作用,冻融作用,碳酸化作用,氧化作用,水化作用,溶解作用等风化作用都是在水的持续性影响下发生的地质过程,水对岩土体生命周期产生了重要的影响.风化作用可以在建设工程生命周期全过程发生,进而影响岩土体工程耐久性,而水正是岩土耐久性分析中持续性影响因素之一.

火山碎屑岩:西藏滑坡成因公布：专家组认定是碎屑流地质灾害[晨光新视界]

　　有效应力原理在形式上通过公式把孔隙水压力和有效应力联系起来,阐述了岩土,水,力三因素的有机联系;非饱和土土力学的建立,把"土-水"特征曲线放到了突出地位,尤其是土中吸力问题,成为非饱和土研究中的核心问题.相对完善的力学稳定性分析方法和指导思想,对水稳定性分析具有重要的指导和借鉴意义.在系统研究岩土体力学效应的同时,孔隙水压力,孔隙水压力系数,灵敏度,界限含水量,孔隙比,饱和度,土-水特征曲线,土体吸力等岩土参数也强调水对其力学效应的重要影响,尤其是岩土体力学参数随含水量和不同岩土结构变化规律的研究成果极为丰富,"水稳定性"思想蕴含在土力学原理之中.

　　虽然既有各种理论中蕴涵水稳定性思想,为进行水稳定性研究提供了理论可能性,但其仍然是相对独立的分布在各自的理论体系中,还没有形成关于岩土体水稳定性系统分析方法,也就是说结合红层岩土水稳定研究,整理和归纳上述理论中蕴涵的水稳定性思想,系统阐述岩土体"水稳定性"机理是项目研究中亟需解决的基础理论问题.

　　基于既有研究成果,对比红层岩土遇水前后结构性能的变化,在宏观层次上,结合滑坡稳定性,泥石流危险性,崩塌稳定性,地面沉降等工程评价参数中水影响参数的考虑,建立岩土体水敏性方程,判断宏观岩土体水稳定性发展趋势;在细观上,研究膨胀力,软化系数,胶结系数,崩解指数,分散系数等特性参数变化规律,判断细观岩土特性水稳定性程度;在微观上,基于物理化学,化学热力学,地球化学等基础理论,分析红层岩土水稳定性发生的必然性和方向性,建立关键物质组成的水稳定性分析函数或水敏性方程等从宏观到微观多层次水稳定性分析问题成为项目研究中的重要内容.

　　水稳定性问题不仅仅在于水的影响,还在于岩土结构和物质成分的影响.岩土结构和物质成分不但是"力学稳定性"分析的基础,同时也是"水稳定性"分析的基础.物质成分是岩土体工程性能的物质基础,岩土结构具有显着的尺寸效应,深刻影响着水稳定性宏观发生机制和微观发生机理.结构本构方程,特殊岩土的结构性,岩土体性能微观结构机理,岩体结构等问题都强调重视岩土体结构性能的研究,才能深刻理解岩土体性能变化的根本原因.因此,开展岩土体水稳定性研究还必须重视对岩土结构和关键物质成分的研究.

　　岩土体与水相互作用必然导致岩土水稳定性的变化,问题的根本不仅仅在于水稳定性发生的机理,更在于水岩相互作用的必然性和工程期发展趋势对工程长期安全的影响;问题的关键不仅仅在于水岩相互作用程度大小,更在于水稳定性系统分析与量化评价对工程安全建设的指导意义.

　　因此,考虑建设工程生命周期全过程,深入开展水稳定性机理与工程评价研究,以西南地区广泛分布的红层岩土为研究对象,以岩土工程安全为目标,以岩土体结构为核心,以(岩)土,水,力三因素协同作用为关键,将与水有关的各种独立研究成果联系起来,总结各种水稳定性现象发生发展趋势,建立从宏观到微观多层次岩土体水稳定性分析体系,有利于形成系统性,整体性的工程分析和判断,为特殊岩土量化评价与分类治理提供理论基础;有利于突出水对特殊岩土工程安全的深刻影响,形成以"力学稳定性"分析为主和"水稳定性"分析为辅的特殊岩土"工程稳定性"系统分析体系.

　　强震作用下大型古滑坡体变形破坏机理研究

　　胡卸文* (地学学院)

　　汶川"5.12"大地震(Ms等于8.0)不仅在地震影响区内产生大量的崩塌,滑坡地质灾害,而且在整个核心区内因强震触发形成的大型高速滑坡堵江形成114处堰塞湖,通过震后对强震区诱发的大型高速滑坡堵江现象调查显示,本次强震触发并堵江形成堰塞湖的大型高速滑坡基本均属岩质滑坡,而位于地震核心区内原有大型古滑坡体

总结：本论文可用于滑坡碎屑论文范文参考下载，滑坡碎屑相关论文写作参考研究。

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