图 4.各种滑坡类型的移动指数 H/L 与源体积的关系。来自 Corominas (1996) 的落石/岩石雪崩、平移滑坡和土流数据;来自 Hunter 和 Fell (2003) 的泥石流受限和泥石流无受限数据;从 Schneider 等人(2011 年)检索的岩冰雪崩数据;黄土滑坡 - 降雨和黄土滑坡 - 地震数据来自 Zhang 和 Wang (2007)。
图 5.示意图显示了在可侵蚀层上移动的流动层,并伴有侵蚀和沉积过程。h, 流深;Z 系列b、河床表面高程;,河床表面坡度;,作用在可侵蚀层上的剪切应力;和分别是流层和可侵蚀床中的固体体积浓度。
图 6.已建立的 EDDA 数值模型的模拟区域。
图 7.最大流高的观测值。(a) 显示面板 (b)-(e) 中所示的四个验证点位置的地图。(b) 带有泥浆痕迹的结构。(c, d)两栋建筑有泥痕。(e) 从倾斜航空摄影重建的逼真 3D 场景中测量最大流高。
图 8.数值模拟结果的验证。(a) 源材料的几何图形。(b) 100 s 处的总深度快照;(c) 500 秒;(d) 1800 年代。(e) 100 s 处的流速快照;(f) 500 秒;(g) 1800 秒。(h) 六个验证点的模拟时间序列总深度。(i) 模拟的最大总深度与观测值的比较。(h) 和 (i) 中六个验证点的位置由面板 (a) 中的矩形表示。
图 9.(a) 总深度和 (b) 流速的时空演变。(c) 总深度、(d) 流速和 (e) 流量的时间演变。
图 10.河道侵蚀的空间分布。(a) 河道侵蚀深度的数值模拟结果。现场证据显示 (b) 在岸边斜坡的脚趾处进行冲刷,以及 (c) 由于对斜坡脚部的冲刷,河岸斜坡坍塌。说明土坝侵蚀的正射影像:(d) 滑行前的完整土坝;(e) 滑行后完全侵蚀的土坝和土坝的横截面形态。
图 11.(a) 沉积深度和 (b) 固体体积浓度 ().
图 12.显示冰存在的照片。(a) 水从沉积材料中渗出并冻结成冰。(b)-(c) 河床上破裂的厚冰层(~ 15 cm 厚)。(d) 冻结的河床。图 (b)-(c) 所示的完美冻结多层冰结构必须在滑动事件之前就已经存在。这些照片的摄影位置如图 7a.
已经收集了相关的现场证据来调查过度活动的原因。已经确定了三个关键因素:受限地形、黄土多孔结构的高可塌陷性和饱和黄土的液化。
(1)
受限的地形和冰床的存在。被移位的源物质直接飞入一个狭窄的通道(10-30 m 宽)(图 2a),该通道为质量流提供了通道化地形,以沿着通道内的行进路径增加动量。此外,事件发生前,通道内存在一层厚厚的冰床(~ 15 cm 厚)(图 12b-d),导致基底剪切阻力低。
(2)
黄土的松散和大孔结构具有很高的湿陷性。黄土具有独特的微观结构,其特征是松散堆积的颗粒骨架,较大的颗粒被较细的颗粒包围(Wang et al., 2014;Peng et al., 2018b)。黄土孔隙率高,空隙率值范围为 0.6 至 1.8,固体浓度低值为 0.36–0.53。低值表示根据方程的低等效曼宁系数和动态粘度。(6)、(7)。
(3)
水饱和黄土层液化。如方程 (8) 所示,水饱和粉砂质黄土层的液化大大增强了滑坡的流动性。实际上,在源区观察到明显的沙子沸腾,表明发生了液化(Chen et al., 2024b)。活动发生前,源区的大面积灌溉持续了三天,导致地下水位和源材料中的含水量升高。由于黄土松散和多孔结构的高度塌陷性,水饱和的粉质黄土极易受到循环剪切载荷的液化(Ishihara 等人,1990 年;Wang et al., 2007;Zhang 和 Wang,2007 年;Zhang et al., 2021)。距离滑坡 5 公里的地震仪记录的水平峰值加速度为 0.477 g。当受到如此强大的地震载荷时,黄土微观结构会坍塌,导致固体颗粒变得更加密集(Shen et al., 2024;Wang et al., 2024c)。这导致产生高孔隙水压力(即大孔隙压力比 (ru) 在方程 (8) 中)。然后,富含水、低固体浓度的混合物失去了强度,表现得像液体,导致液化。随后在缓坡上的长行驶距离部分是由于液化质量流的基底阻力降低。
本研究报告了 2023 年 12 月 18 日发生的地震引发的灾难性滑坡危险链。进行了遥感和实地调查以解释流淌的特征。采用数值模拟重建危险链的动力学并揭示过度活动的原因。主要发现如下:
(1)
流滑的水平行进距离为 3160 m,垂直落差为 83 m,导致行进角度仅为 1.5°,超过了全球其他类型滑坡的移动性。流滑引发了危险链,导致一座 8 m 高的土坝完全被侵蚀,51 栋房屋被毁。
(2)
使用基于单元的深度平均数值程序 EDDA 再现了危险链的复杂动力学。仿真结果表明,土坝位置峰值流量从 2400 m 下降到 2000 m3/s 由于大坝的保护性阻塞。
(3)
现场证据和对替代情景的模拟表明,过度活动的主要原因是饱和粉质黄土层的液化。略微降低液化程度会显著降低流动性,从而保护土坝和建筑群。此外,通道化地形和冰冷河床的存在进一步增强了流滑的流动性。
(4)
与陡峭地形侵蚀导致质量体积和动量大幅增加的普遍认识相反,中川流滑坡发生在近乎平坦的地形上,侵蚀主要发生在河道内的岸坡上,占初始物质体积的 5.6%。
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