成都山地所研究生来站开展滑坡堵江动力过程实验研究

我国西部山区,尤其是青藏高原东缘,地质构造活跃、地形陡峭,是滑坡-碎屑流堵江灾害的高发区。此类灾害往往形成灾害链,对下游居民生命财产和一带一路、川藏铁路等国家重大战略工程构成严重威胁。历史教训深刻,如汶川地震触发了大量堵江事件。因此,精确理解滑坡-碎屑流启动、运动、堵江及后续演化的全过程机理,对于提升灾害预警预报能力和制定有效防灾减灾策略至关重要。

基于以上科学问题,在国家自然科学基金的支持下,3月11日至5月22日,成都山地所博士研究生罗宏伟来站开展滑坡--碎屑流堵江物理模型实验。实验主要考虑了滑坡体积、滑坡高度、来水流量、坡角四个核心变量。实验设计除常规改变河流流量以模拟不同水文条件外,特别增设了无河流参与的纯滑坡-碎屑流运动工况作为重要对比组,以清晰分离河流水流在堵江过程中的具体作用。此外,为了更细致地捕捉碎屑流与水流相互作用的关键细节,在水槽底部新增了多种可更换的实验模块,模拟不同入河条件,并显著增加了传感器布设密度,重点监测碎屑流在冲击河道、堆积堵江过程中关键位置(特别是近河床区域和坝体内部)的孔隙水压力、含水率及土压力的动态变化。

实验过程清晰展现了滑坡-碎屑流堵江是一个涉及固体碎屑物质与河流水体强烈相互作用的复杂物理过程。初步观察和分析表明,河流水流对滑坡-碎屑流运动及堵江的影响远非简单的线性关系,而是一种复杂的耦合作用。水流的存在显著改变了碎屑流的运动特性、堆积形态和最终的堵江效率。在特定流量条件下,水流可能对碎屑流头部产生一定的润滑浮托效应,影响其运动速度和距离;同时,水流的冲刷能力也直接影响着堆积体的稳定性和最终形成的堰塞坝结构。实验中监测到的孔隙水压力在碎屑流冲击瞬间及堆积过程中的剧烈波动,是影响碎屑流内部强度和坝体稳定性的关键因素之一。新增的无河流工况对比,则清晰地揭示了水流在改变碎屑流铺展范围、分选特征和最终堆积形态方面的显著作用。

本次大尺度实验获取了丰富的高精度观测数据,特别是新增传感器捕捉到的孔隙水压等内部参数变化,为深入理解碎屑流-水流耦合机制提供了依据。后续将结合详细的实验数据,深化分析河流流量、河床形态等关键因素如何通过改变碎屑流内部状态(如孔隙水压、含水率、抗剪强度)进而影响其整体运动行为和堵江成坝过程。


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