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从贵州毕节山崩看失稳机理研究的重要性

已有 4342 次阅读 2017-9-1 09:36 |个人分类:地质灾害预测|系统分类:科研笔记| 贵州毕节山崩, 失稳机理

828日,贵州省毕节市纳雍县张家湾镇普洒社区大树脚组发生山体崩塌。截至291630分,贵州省纳雍县山体崩塌地质灾害救援现场已搜救出25人,其中17人死亡、8人受伤,目前尚有18人失联。

http://sc.people.com.cn/n2/2017/0830/c345167-30670755.html


贵州毕节山崩

【图片来自网络,无商业目的,在此致谢】

中科院山地所苏立君研究员告诉记者“这类突然的崩塌,前期的变形一般都较小,所以我们基于变形的手段进行监测的话,一方面预警值不好确定,不知道什么时候,在什么变形值下会发生灾害;另一方面是灾害特别突然,到了一定临界条件突然破坏,预警难度比较大。”

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2017/8/386450.shtm

嗯,要确定预警值,必须:(1)掌握崩滑体的演化机理及其失稳准则;(2)进行长期的位移监测。这两点是必要条件,必不可少。

先说机理,尽管诸多学者对此进行了长期的研究,发表了数万篇的论文,国家也投入了大量的银子,但对机理的认识仍是本糊涂账,多数人甚至连影响斜坡稳定性的主控因素都未搞清,也不明白累积损伤导致突变的基本原理,常被现象所蒙蔽,仍处于“见风就是雨”的浆糊状态。

再说监测,要想依据科学方法对崩滑灾害作出预测,必须进行长期的监测才有可能,因为崩滑灾害的演化是一个长期过程,短期监测往往反映坡体的局部变化信息,难以扑捉到真实的失稳前兆信息。

近些年,我们的研究表明,一大类斜坡的稳定性受滑面上一个或多个锁固段所控制(图1),当最后一个锁固段发生贯通破裂时,崩滑的发生将不可避免。该类型坡体失稳前必须出现的前兆是:蠕滑位移加速


1 斜坡滑动面上的多锁固段示意图

对锁固型崩滑灾害,其演化遵循确定性规律,能够被预测。我们建立的多锁固段失稳临界应变准则为

                                                          ef(k) = 1.48kec                                                1

式中,ecef(k)分别为第1锁固段体积膨胀点和第k个锁固段峰值强度点的应变。若以位移表达,则上式可写为:  

                                                         uf(k) = 1.48kuc                                                                 2

应用式(1)或(2)于崩滑]和大地震预测分析,效果良好。

下面分析一个典型实例,通过解剖这只“麻雀”,看看这类崩滑灾害演化的规律性。

1971131日美国蒙大拿州Libby坝左坝肩的板岩滑坡为例进行回溯性验证。该滑坡体为楔形,两侧边界分别为断层DS+122和节理A(图2)。坡体位移监测时,位移引伸计仅安设在断层DS+122一侧。从图3看出,坡体位移监测曲线上有多次台阶状剧增现象,我们推断其滑面上可能存在多个锁固段。Voight1979)指出,第一次位移剧增为左坝肩区域内蒙大拿州37号高速公路边坡坡脚的爆破开挖所致。我们认为爆破作用造成了第1锁固段在短时间内发生了快速破裂,故位移剧增,但该锁固段变形破坏未达到体积膨胀点,在经历较长时间的缓慢位移增长后才达到该点,出现第二次位移加速现象。以该点位移(22.8mm)作为uc,根据式(2)得该锁固段峰值强度点的位移uf(1)预测值约为33.7mm,非常接近实际观测值(33.2mm)。根据我们对标志性地震演化过程的理解,第2锁固段体积膨胀点对应的位移接近于第1锁固段峰值强度点对应的位移,上述分析表明这一认识正确。根据第2锁固段体积膨胀点对应的观测位移值(33.2mm),可预测该锁固段峰值强度点的位移uf(2)约为49.1mm,略高于滑坡前两周最后一次观测值43.6mm1971118日)。Hamel1974)推测,沿节理A应发生更大位移,才能形成足够大的渗流通道排泄雪水,降低孔隙压力,使滑坡的发生延缓数日。由此推断,该滑坡发生前的实际位移很可能大于最后一次观测值,更接近我们的预测结果。

综上分析,该岩质滑坡的破坏失稳机理可归纳为:爆破作用使原本稳定的坡体开始向失稳态演化,第1个锁固段破裂迅速发展导致出现第一次位移加速现象;爆破效应消失后坡体位移趋于缓慢增长,在其变形达到体积膨胀点时,出现了第二次位移加速现象;第1个锁固段发生宏观破裂后,由于应力转移,立即使第2个锁固段变形达到了体积膨胀点,出现了第三次位移加速现象。当最后一个锁固段的位移达到临界值时,滑坡发生。



         图2 楔形岩质滑坡示意图(改自Voight


           图3 引伸计L-7上监测点H的位移-时间记录(改自Voight

综上,解决崩滑灾害预警、预测与预报问题,必须紧紧抓住“机理”这个抓手,否则就会陷入“盲人摸象”的窘境而徒劳无功。

参考(略)

相关:

揭秘降雨作用下一类大型滑坡的演化机理

http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-1063019.html

崩塌体的早期识别与失稳预测

http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-1062860.html




http://wap.sciencenet.cn/blog-575926-1073701.html

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