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。
[目的]对冰滑坡涌浪导致的冰碛坝溃决过程与溃决机理进行试验研究,为冰川区重大工程建设和冰湖冰碛坝溃决灾害防治提供科技支撑。[方法]开展不同滑块体积、滑动角度、滑动距离、坝体物质组成和坝体几何形态的水槽模型试验。基于试验现象、试验数据与理论推导,对涌浪过程、坝体物质起动和坝体溃决临界条件进行分析。[结果](1)冰滑坡涌浪随时间和距离不断衰减,其随时间衰减显著。(2)将涌浪作用下的溃决过程分为坡面侵蚀、陡坎侵蚀、侧向侵蚀和衰退4个阶段,其中侧向侵蚀阶段的溃决流量最大,流速最快,侵蚀能力最强。(3)从颗粒起动机理的角度给出了颗粒起动流速,与沙莫夫公式进行对比分析,对比结果较为吻合。(4)基于能量守恒原理得到了冰湖溃决事件发生的临界条件,通过西藏自治区林芝市波密县米堆沟光谢错冰湖溃决事件进行验证,验证结果良好。[结论]冰湖库容越大、坝前水深越深、涌浪高度越高,坝体越易发生溃决;冰碛坝堆积物中细颗粒含量越高,坝体颗粒间黏附力越强,坝体越稳定;冰碛坝坝宽及下游坡脚越大,坝体越稳定,溃决所需时间越长。
[目的]对冰滑坡涌浪导致的冰碛坝溃决过程与溃决机理进行试验研究,为冰川区重大工程建设和冰湖冰碛坝溃决灾害防治提供科技支撑。[方法]开展不同滑块体积、滑动角度、滑动距离、坝体物质组成和坝体几何形态的水槽模型试验。基于试验现象、试验数据与理论推导,对涌浪过程、坝体物质起动和坝体溃决临界条件进行分析。[结果](1)冰滑坡涌浪随时间和距离不断衰减,其随时间衰减显著。(2)将涌浪作用下的溃决过程分为坡面侵蚀、陡坎侵蚀、侧向侵蚀和衰退4个阶段,其中侧向侵蚀阶段的溃决流量最大,流速最快,侵蚀能力最强。(3)从颗粒起动机理的角度给出了颗粒起动流速,与沙莫夫公式进行对比分析,对比结果较为吻合。(4)基于能量守恒原理得到了冰湖溃决事件发生的临界条件,通过西藏自治区林芝市波密县米堆沟光谢错冰湖溃决事件进行验证,验证结果良好。[结论]冰湖库容越大、坝前水深越深、涌浪高度越高,坝体越易发生溃决;冰碛坝堆积物中细颗粒含量越高,坝体颗粒间黏附力越强,坝体越稳定;冰碛坝坝宽及下游坡脚越大,坝体越稳定,溃决所需时间越长。
2019年4月30日,在新疆的伊犁地区一个高位黄土滑坡复活启动,并远距离掩埋公路和阻塞河道。大约5.04×10～5 m3黄土体高位滑移剪出冲击铲刮沟道及两侧岸坡。滑坡不定时复活启动机理难以琢磨。本文基于实地详细调查、遥感影像判识、气象数据分析和黄土特征试验等方法,以试图确定黄土滑坡的演变历史、运动过程和复活机理。研究表明,该滑坡曾发生两次大规模滑动破坏,且伴随着坡体地裂缝发展,每年黄土坡体发生不同程度的累积变形破坏。春季温度升高导致积雪快速消融入渗是黄土滑坡变形演化的最重要影响因素,春季融水和暴雨的耦合是控制黄土滑坡发生的根本原因。基于本次灾害发生后成功灾害应急响应过程,提出一种基于早期预警多部门联动的公路灾害应急响应模式。随着区域放牧活动增加和气候变暖加剧,该黄土滑坡将具有极大潜在复活滑动风险。研究可为寒冻区滑坡形成演化和破坏机理提供了新的视野,为服务新疆一带一路区域交通建设具有重要意义。
2019年4月30日,在新疆的伊犁地区一个高位黄土滑坡复活启动,并远距离掩埋公路和阻塞河道。大约5.04×10～5 m3黄土体高位滑移剪出冲击铲刮沟道及两侧岸坡。滑坡不定时复活启动机理难以琢磨。本文基于实地详细调查、遥感影像判识、气象数据分析和黄土特征试验等方法,以试图确定黄土滑坡的演变历史、运动过程和复活机理。研究表明,该滑坡曾发生两次大规模滑动破坏,且伴随着坡体地裂缝发展,每年黄土坡体发生不同程度的累积变形破坏。春季温度升高导致积雪快速消融入渗是黄土滑坡变形演化的最重要影响因素,春季融水和暴雨的耦合是控制黄土滑坡发生的根本原因。基于本次灾害发生后成功灾害应急响应过程,提出一种基于早期预警多部门联动的公路灾害应急响应模式。随着区域放牧活动增加和气候变暖加剧,该黄土滑坡将具有极大潜在复活滑动风险。研究可为寒冻区滑坡形成演化和破坏机理提供了新的视野,为服务新疆一带一路区域交通建设具有重要意义。