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研究亮點(diǎn)

成都山地所在高速遠程滑坡超強運動(dòng)機理研究方面取得重要進(jìn)展

時(shí)間:2020-07-13   文章編輯:山地災害重點(diǎn)實(shí)驗室、科技處   文本大小:【 |  | 】  【打印

  高速遠程滑坡的弱化機制一直是國際學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。通過(guò)對奧地利Kofels滑坡和尼泊爾LangTang滑坡滑動(dòng)面上假玄武玻璃進(jìn)行調查,發(fā)現這是滑坡高速摩擦熔融形成的,進(jìn)而提出了高速遠程滑坡自潤滑摩擦弱化假說(shuō)。近年來(lái),大量巖石高速旋轉摩擦試驗驗證了摩擦熱熔潤滑機理假說(shuō),并在巨型滑坡和斷層機理研究中受到廣泛關(guān)注。但是高速滑坡剪切帶熔融過(guò)程對滑坡運動(dòng)到底有多大影響還存在很多疑問(wèn)。為此,中科院成都山地所何思明研究團隊基于巖石高速旋轉摩擦試驗成果,在高速遠程滑坡超強運動(dòng)的熱熔自潤滑摩擦弱化機理研究方面取得重要進(jìn)展。 

  該研究將熱熔過(guò)程劃分為三個(gè)階段:弱化階段、剪切強化階段和熱熔潤滑階段,并分別構建了三階段滑帶溫度場(chǎng)與運動(dòng)演化方程,定量評價(jià)高速滑坡運動(dòng)演化過(guò)程中速度、粘性系數、熔融體體積分數、溫度及摩擦系數變化趨勢,探索不同功率轉化系數下,熱熔現象對不同規模整體性滑坡運動(dòng)的影響。高速滑坡第一階段摩擦弱化機理主要緣于剪切帶顆粒破碎和閃熱,摩擦系數演化趨勢可采用指數衰減方程描述。第二階段摩擦強化主要有兩個(gè)原因:其一是熔融體填充部分孔隙,增加了滑動(dòng)面接觸面積;其二是熔融體和固體顆粒混合增大了剪切帶強度,基于礦物選擇性熔融特性,并考慮熔融體體積分數,量化剪切帶強度增量。第三階段:當熔融體含量達到一定程度時(shí),滑體和基巖被熔融體分開(kāi),滑坡剪切阻力主要由粘滯阻力提供,在此階段,主要考慮溫度、化學(xué)成分、碎屑含量、含水量等因素對粘性系數的影響,建立熱傳導方程和應力場(chǎng)方程,計算不同滑體厚度和剪切帶厚度條件下各參數的變化趨勢。 

  通過(guò)對不同厚度和功率轉換系數下視摩擦系數演化趨勢模擬分析表明,當滑體厚度小或者功率轉化系數足夠小時(shí),視摩擦系數基本保持不變,滑帶熱熔開(kāi)始階段熔融體對滑坡運動(dòng)有阻礙作用,但很快進(jìn)入弱化階段。 

  相關(guān)成果于630日發(fā)表在國際地學(xué)領(lǐng)域頂級期刊、自然指數期刊Journal of Geophysical Research: Solid Earth上。     

  文章鏈接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020JB019453

高速摩擦試驗中典型的摩擦系數變化趨勢

不同滑體厚度和剪切帶厚度條件下,塊體速度、粘性系數、熔融體積分數、溫度及摩擦系數的變化趨勢

不同滑體厚度和功率轉換系數下視摩擦系數的變化趨勢

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