为研究含碎冰冰碛土渗透系数的影响因素和变化规律,以藏东南林芝地区含冰冰碛土为研究对象,自制适用于含冰粗粒土的大口径渗透系数的测量仪器进行试验,揭示了不同含水量(冻土)、不同含冰量、不同升温条件下含冰冰碛土的渗透系数变化规律。研究结果表明:(1)不同含水量冰碛土冻结后,随着含水量增加,土体渗透系数不断降低,含水量在4%~16%之间时,冻土渗透系数范围为3.008×10-3~1.934×10-3 cm/s,当含水量为20%时,土体渗透系数降低至0;(2)不同含冰量冰碛土在冻结状态下,土体渗透系数随体积含冰量的增大逐渐减小,含冰量在4%~16%之间时,渗透系数范围为2.436×10-4~1.554×10-4 cm/s,当体积含冰量为20%时,土体渗透系数为0;(3)同一数值含水量与含冰量土体渗透系数相比,含冰土体渗透系数更低,下降约一个数量级,这与含冰土体内部出现冰-土胶结块状隔断层相关;(4)不同升温条件下,温度较高时,含冰土体渗透系数增加幅度更大,变化率亦更大,且初始含冰量越高,稳定渗透系数越大;(5...
为研究含碎冰冰碛土渗透系数的影响因素和变化规律,以藏东南林芝地区含冰冰碛土为研究对象,自制适用于含冰粗粒土的大口径渗透系数的测量仪器进行试验,揭示了不同含水量(冻土)、不同含冰量、不同升温条件下含冰冰碛土的渗透系数变化规律。研究结果表明:(1)不同含水量冰碛土冻结后,随着含水量增加,土体渗透系数不断降低,含水量在4%~16%之间时,冻土渗透系数范围为3.008×10-3~1.934×10-3 cm/s,当含水量为20%时,土体渗透系数降低至0;(2)不同含冰量冰碛土在冻结状态下,土体渗透系数随体积含冰量的增大逐渐减小,含冰量在4%~16%之间时,渗透系数范围为2.436×10-4~1.554×10-4 cm/s,当体积含冰量为20%时,土体渗透系数为0;(3)同一数值含水量与含冰量土体渗透系数相比,含冰土体渗透系数更低,下降约一个数量级,这与含冰土体内部出现冰-土胶结块状隔断层相关;(4)不同升温条件下,温度较高时,含冰土体渗透系数增加幅度更大,变化率亦更大,且初始含冰量越高,稳定渗透系数越大;(5...
为研究含碎冰冰碛土渗透系数的影响因素和变化规律,以藏东南林芝地区含冰冰碛土为研究对象,自制适用于含冰粗粒土的大口径渗透系数的测量仪器进行试验,揭示了不同含水量(冻土)、不同含冰量、不同升温条件下含冰冰碛土的渗透系数变化规律。研究结果表明:(1)不同含水量冰碛土冻结后,随着含水量增加,土体渗透系数不断降低,含水量在4%~16%之间时,冻土渗透系数范围为3.008×10-3~1.934×10-3 cm/s,当含水量为20%时,土体渗透系数降低至0;(2)不同含冰量冰碛土在冻结状态下,土体渗透系数随体积含冰量的增大逐渐减小,含冰量在4%~16%之间时,渗透系数范围为2.436×10-4~1.554×10-4 cm/s,当体积含冰量为20%时,土体渗透系数为0;(3)同一数值含水量与含冰量土体渗透系数相比,含冰土体渗透系数更低,下降约一个数量级,这与含冰土体内部出现冰-土胶结块状隔断层相关;(4)不同升温条件下,温度较高时,含冰土体渗透系数增加幅度更大,变化率亦更大,且初始含冰量越高,稳定渗透系数越大;(5...
全球气候变暖形势严峻,温度的升高将直接导致广泛分布于青藏高原的各类含冰堆积体与冻结堆积体出现冻结区退化、热融沉降、失稳破坏等一系列工程地质问题。随着青藏地区人类生产实践与工程活动的日益频繁,这些工程地质问题将严重威胁着该地区的人民生命财产安全和重大工程建设进程。本研究建立了考虑冰水相变作用的岩土体渗流-传热-变形耦合数值模型,并通过与已有试验研究以及数值模拟研究的结果进行对比,充分验证了所搭建耦合模拟方法的有效性。基于所搭建的耦合模拟方法,聚焦帕隆藏布流域广泛分布的含冰冰碛土斜坡,结合历史气象数据和气候预测数据(SSP1-2.6与SSP5-8.5两种情景下),开展了自2020-2100年,时长80 a的斜坡多场耦合模拟与长期稳定性计算研究。结果.表明,坡体内部各深度土体在长期变暖进程中均呈现不同程度的升温,并进一步导致坡体内部冻结区出现不可逆转的退化,从而导致相应的不可逆转的热融沉降与稳定性下降现象。冻结区的退化与其相应导致的不良工程地质现象受未来不同气候演化模式影响巨大。在SSP5-8.5情景下,持续升温至2080年前后,年均大气温度共抬升了3.84℃,坡体内部开始出现冻结区不可逆的...
全球气候变暖形势严峻,温度的升高将直接导致广泛分布于青藏高原的各类含冰堆积体与冻结堆积体出现冻结区退化、热融沉降、失稳破坏等一系列工程地质问题。随着青藏地区人类生产实践与工程活动的日益频繁,这些工程地质问题将严重威胁着该地区的人民生命财产安全和重大工程建设进程。本研究建立了考虑冰水相变作用的岩土体渗流-传热-变形耦合数值模型,并通过与已有试验研究以及数值模拟研究的结果进行对比,充分验证了所搭建耦合模拟方法的有效性。基于所搭建的耦合模拟方法,聚焦帕隆藏布流域广泛分布的含冰冰碛土斜坡,结合历史气象数据和气候预测数据(SSP1-2.6与SSP5-8.5两种情景下),开展了自2020-2100年,时长80 a的斜坡多场耦合模拟与长期稳定性计算研究。结果.表明,坡体内部各深度土体在长期变暖进程中均呈现不同程度的升温,并进一步导致坡体内部冻结区出现不可逆转的退化,从而导致相应的不可逆转的热融沉降与稳定性下降现象。冻结区的退化与其相应导致的不良工程地质现象受未来不同气候演化模式影响巨大。在SSP5-8.5情景下,持续升温至2080年前后,年均大气温度共抬升了3.84℃,坡体内部开始出现冻结区不可逆的...
全球气候变暖形势严峻,温度的升高将直接导致广泛分布于青藏高原的各类含冰堆积体与冻结堆积体出现冻结区退化、热融沉降、失稳破坏等一系列工程地质问题。随着青藏地区人类生产实践与工程活动的日益频繁,这些工程地质问题将严重威胁着该地区的人民生命财产安全和重大工程建设进程。本研究建立了考虑冰水相变作用的岩土体渗流-传热-变形耦合数值模型,并通过与已有试验研究以及数值模拟研究的结果进行对比,充分验证了所搭建耦合模拟方法的有效性。基于所搭建的耦合模拟方法,聚焦帕隆藏布流域广泛分布的含冰冰碛土斜坡,结合历史气象数据和气候预测数据(SSP1-2.6与SSP5-8.5两种情景下),开展了自2020-2100年,时长80 a的斜坡多场耦合模拟与长期稳定性计算研究。结果.表明,坡体内部各深度土体在长期变暖进程中均呈现不同程度的升温,并进一步导致坡体内部冻结区出现不可逆转的退化,从而导致相应的不可逆转的热融沉降与稳定性下降现象。冻结区的退化与其相应导致的不良工程地质现象受未来不同气候演化模式影响巨大。在SSP5-8.5情景下,持续升温至2080年前后,年均大气温度共抬升了3.84℃,坡体内部开始出现冻结区不可逆的...
冰碛土作为冰川搬运、堆积消融后的主要产物,广泛发育于我国环青藏高原边缘高山冰川区。受高海拔山区地形地貌及极端气候的影响,呈现宽级配、强渗透、非均质、无分选及无层理等特征,是诱发高山冰川区冰碛土滑坡地质灾害的主要物质来源。系统掌握高山冰川区冰碛土的形成过程及灾变演化特征对于科学认知孕灾机制具有重要现实价值。据此,首先论述了高山冰川区冰川作用及冰碛地貌特征,阐明了冰碛土的演化过程及发育条件,并针对我国环青藏高原边缘高山冰川区冰碛土的分布特征进行分析。其次,总结了冰碛土的相关分类指标,并探讨了不同沉积部位、沉积时间及沉积成因下冰碛土的典型成土特征。最后,梳理了冰碛土滑坡的主要致灾因素及结构特征,并剖析了在极端气候环境下冰碛土滑坡的发育特征及灾变演化过程。研究表明:(1)高山冰川区冰碛土发育主要受冰川冰进及冰退作用控制,在西部高海拔地区、高山系成群分布且气候垂直变化明显区域广泛发育。(2)不同沉积部位及沉积时间分布的冰碛土结构呈现显著区域分异性,主要表现为高海拔冰川源头的现代冰碛土具有结构松散、磨圆度差且层理不发育等特征,而古冰碛土分布海拔跨度大且结构相对致密。(3)不同类型冰碛土边坡结构引发...
冰碛土作为冰川搬运、堆积消融后的主要产物,广泛发育于我国环青藏高原边缘高山冰川区。受高海拔山区地形地貌及极端气候的影响,呈现宽级配、强渗透、非均质、无分选及无层理等特征,是诱发高山冰川区冰碛土滑坡地质灾害的主要物质来源。系统掌握高山冰川区冰碛土的形成过程及灾变演化特征对于科学认知孕灾机制具有重要现实价值。据此,首先论述了高山冰川区冰川作用及冰碛地貌特征,阐明了冰碛土的演化过程及发育条件,并针对我国环青藏高原边缘高山冰川区冰碛土的分布特征进行分析。其次,总结了冰碛土的相关分类指标,并探讨了不同沉积部位、沉积时间及沉积成因下冰碛土的典型成土特征。最后,梳理了冰碛土滑坡的主要致灾因素及结构特征,并剖析了在极端气候环境下冰碛土滑坡的发育特征及灾变演化过程。研究表明:(1)高山冰川区冰碛土发育主要受冰川冰进及冰退作用控制,在西部高海拔地区、高山系成群分布且气候垂直变化明显区域广泛发育。(2)不同沉积部位及沉积时间分布的冰碛土结构呈现显著区域分异性,主要表现为高海拔冰川源头的现代冰碛土具有结构松散、磨圆度差且层理不发育等特征,而古冰碛土分布海拔跨度大且结构相对致密。(3)不同类型冰碛土边坡结构引发...
与广泛分布于干旱河谷的宽级配砾石土体特征不同,冰碛土广泛分布在青藏高原地区,属粗大颗粒多、粘粒含量少、摩擦阻力大、粘滞阻力小的宽级配砾石土体。在冰川融雪与降雨的共同作用下冰碛土体可失稳并起动泥石流,形成灾害。针对冰碛土体起动泥石流机理研究薄弱的现状,本文选取波密县帕隆藏布流域的支流嘎弄沟一冰碛土堆积坡面,通过模拟降水与冰雪融水起动冰川泥石流实验,比较不同颗粒组成、不同实验条件下的土体起动泥石流特征,分析其起动成因及力学特性,探讨冰碛土体起动泥石流的机理。研究发现冰碛土体失稳起动泥石流是粘滞阻力降低、孔隙水压力升高、拖曳力与渗流侵蚀共同作用的结果,起动过程受粘土颗粒含量和径流类型的影响。当粘粒含量较高时(>3%),土体通过铲蚀与面蚀形成泥石流;粘粒含量中低时(不高于3%),大部分坡面土体主要经掏蚀与坍塌起动泥石流;粘粒含量过低时(<0.32%),土体难以起动泥石流。在降水作用下土体孔隙水压力迅速增加,易造成土体破坏,起动泥石流;而在冰雪融水的作用下,土体孔隙水压力波动幅度不大时,土体同样可能发生失稳破坏起动泥石流。
与广泛分布于干旱河谷的宽级配砾石土体特征不同,冰碛土广泛分布在青藏高原地区,属粗大颗粒多、粘粒含量少、摩擦阻力大、粘滞阻力小的宽级配砾石土体。在冰川融雪与降雨的共同作用下冰碛土体可失稳并起动泥石流,形成灾害。针对冰碛土体起动泥石流机理研究薄弱的现状,本文选取波密县帕隆藏布流域的支流嘎弄沟一冰碛土堆积坡面,通过模拟降水与冰雪融水起动冰川泥石流实验,比较不同颗粒组成、不同实验条件下的土体起动泥石流特征,分析其起动成因及力学特性,探讨冰碛土体起动泥石流的机理。研究发现冰碛土体失稳起动泥石流是粘滞阻力降低、孔隙水压力升高、拖曳力与渗流侵蚀共同作用的结果,起动过程受粘土颗粒含量和径流类型的影响。当粘粒含量较高时(>3%),土体通过铲蚀与面蚀形成泥石流;粘粒含量中低时(不高于3%),大部分坡面土体主要经掏蚀与坍塌起动泥石流;粘粒含量过低时(<0.32%),土体难以起动泥石流。在降水作用下土体孔隙水压力迅速增加,易造成土体破坏,起动泥石流;而在冰雪融水的作用下,土体孔隙水压力波动幅度不大时,土体同样可能发生失稳破坏起动泥石流。