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标题
Title
期刊：Journal of Geophysical Research: Solid Earth
作者：Hui Luo, Wei Hu* , Qiang Xu, Runqiu Huang, Mauri McSaveney , Li Zhou, and Wenrui Yang
年份：2024
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摘要
地震引发的山体滑坡已得到广泛认可。尽管对由单次地震引发的山体滑坡的地震响应进行了广泛研究，但对于地震序列和多次地震引起的山体滑坡的地震响应仍缺乏了解，并且多次地震下的动态弱化机制仍缺乏实验结果的支持。为了探索它们的地震响应特征和触发机制，使用玻璃球进行了一系列多周期振动环剪试验和动态三轴弯曲试验。实验结果表明，在振动过程中发生了同振滑移，并且随着振动周期的增加，样品在振动后逐渐滑移，最终导致加速失稳。由于振动周期的增加，样品从固态-半固态转变为液态。进一步的结果表明，剪切模量随着连续的振动周期逐渐减弱。多周期振动引起的样品剪切强度的弱化受到振幅、振动时间以及两个振动周期之间的时间间隔的影响。我们的研究为地震序列和地震活跃区域的多次地震如何引发山体滑坡提供了见解。
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图表
图 1. 同震滑坡和 ICL-2 环剪装置的模型。(a) 地震力作用下滑坡滑带模型和晶胞力学模型。(b) 环剪实验的物理模型。(c) ICL-2 环剪测试系统示意图。σsi——静态正应力，τsi——静态剪应力，Δτ(t)——动态剪应力，Δσ(t)——动态正应力。
图 3 单振动周期剪应力和剪切位移实验结果表明，剪切位移可分为振动过程中的共振滑移（蓝色矩形）和振动后的振动后滑移（粉色矩形）。
图4 在 300 kPa 法向应力和 187 kPa 剪切应力下进行 45 kPa 振幅的循环剪切加载测试（测试 1）。(a) 为输入正弦剪切载荷的曲线图，振幅为45 kPa，频率为1 Hz，每个振动周期的周期数为15，振动周期数为30，保持时间为15 s 。(b) 为正应力实验结果图。(c) 是剪切应力的实验结果图。(d) 显示孔隙率的变化。(e) 显示剪切位移的变化。(f) 显示剪切速度的变化。c中，黑色虚线显示了样品的残余剪切阻力，这也是测试中施加的静态剪切应力。整个实验过程可以分为三种状态：仅共振动滑移（绿色矩形）、减速后振动滑移（蓝色矩形）和加速后振动滑移（粉色矩形）。
图 10 不同振幅下各振动周期的共振位移、振后位移和总位移随振动周期数（a、c、e）的增加而变化。不同幅值的累积共振位移、累积振后位移和累积总位移随累积振动周期数（b、d、f）的变化而变化。
图 12 不同频率的振动实验 (a) 振动频率为 2 Hz。(b)振动频率为0.5Hz
图 14. 多次地震引发滑坡的破坏模型。(a) 多重地震下的滑坡滑动带模型。(b) 多重地震波导致滑动带的剪切模量连续降低，产生震后位移，最终导致失效。
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结论
本研究探讨了多次地震事件引发的滑坡的地震响应特征和动态削弱机制。我们使用 0.2-0.4 毫米玻璃球在干燥条件下（室温湿度下）进行了不同振幅的多周期振动环剪试验，并通过动态三轴弯管系统分析了剪切模量的变化。实验结果凸显了震后剪切位移在控制颗粒材料加速变形和不稳定性方面的关键作用。此外，我们的研究结果表明，多周期振动降低了颗粒材料的剪切强度，进而引起固态向液态的相变，最终导致失稳。这项研究为了解多周期振动下颗粒材料的动态响应特征提供了宝贵的见解，有助于更好地理解多重地震事件引发的滑坡的复杂行为。
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参考文献
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