科学网-从贵州毕节山崩看失稳机理研究的重要性-秦四清的博文

切换到桌面版

从贵州毕节山崩看失稳机理研究的重要性

2017-9-1 09:36

阅读：6197

标签：贵州毕节山崩, 失稳机理

8月28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29日16时30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。

图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

e_f(k) = 1.48^ke_c （1）

式中，e_c和e_f(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：

u_f(k) = 1.48^ku_c（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。

以1971年1月31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。Voight（1979）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u_c，根据式（2）得该锁固段峰值强度点的位移u_f(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u_f(2)约为49.1mm，略高于滑坡前两周最后一次观测值43.6mm（1971年1月18日）。Hamel（1974）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）