工程地质学报  2017, Vol. 25 Issue (6): 1527-1536   (5980 KB)    
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  • 收稿日期:2016-12-21
  • 收到修改稿日期:2017-03-14
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    罗刚
    胡卸文
    付建康
    马洪生
    尹丕华
    高速岩质滑坡碰撞碎裂机理物理实验研究
    罗刚, 胡卸文①②, 付建康, 马洪生, 尹丕华    
    ① 西南交通大学地球科学与环境工程学院 成都 610031;
    ② 高速铁路运营安全空间信息技术国家地方联合工程实验室 成都 610031;
    ③ 四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院 成都 610041;
    ④ 凉山州地质环境监测站 西昌 615000
    摘要:大型高速岩质滑坡的碰撞碎裂解体对其运动特性有显著控制效应,进而影响堆积体的地质结构和稳定性。本文以唐家山高速滑坡为研究对象,基于地质分析原理,解译了滑体碰撞碎裂过程和特征。通过岩石坠落碰撞试验,量化了碎屑物粒径,岩块质量损失与碰撞速度的关系,得出碰撞速度增加会使碰撞块体质量损失增大,碎裂物粒径更小,从而降低滑体摩擦系数。开展碰撞前后岩块的岩石常规力学实验,发现碰撞后岩石的力学参数指标会降低。最后借助岩石滑槽碰撞模型试验,获取岩块撞击方式和撞击速度等对滑距和堆积形态的控制效应。研究可为高速岩石滑坡成灾范围的预测提供借鉴。
    关键词高速岩质滑坡    碰撞破碎机理    力学参数    滑距    
    PHYSICAL EXPERIMENT ON COLLISION FRAGMENTATION MECHANISM OF HIGH-SPEED ROCKSLIDE
    LUO Gang, HU Xiewen①②, FU Jiankang, MA Hongsheng, YIN Pihua    
    ① Faculty of Geosciences and Environmental Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031;
    ② State-Province Joint Engineering Laboratory in Spatial Information Technology for High-Speed Railway Safety, Chengdu 610031;
    ③ Sichuan Provincial Transport Department Highway Planning, Survey, Design and Research Institute, Chengdu 610041;
    ④ Geological Environment Monitoring Station, Liangshan Autonomous Prefecture, Xichang 615000
    Abstract: The evolution of collision-fragmentation-disintegration has a significant control effect on the motional characteristics of large-scale high-speed rockslides, and affects the geological structure characteristics and the stability of accumulation body. This paper takes Tangjiashan high-speed rockslide as research object. It relies on the geological analysis principle. It interprets the fragmentation process and characteristics of collided sliding body. It further carries out the falling-collision experiments of cylindrical rock blocks drilled from the deposits. The weight loss induced by collision is quantified and the grading size of fragments is analyzed. In term of observation, it is shown that the higher the impacting velocities, the more mass loss, the finer the fragments tend to be, of which the friction coefficient is usually lower than the initial intact rocks. Moreover, the conventional mechanics experiment of impacted rock before and after collision is carried out to obtain the correlation between the impacting velocity and the mechanical parameters of rock blocks. The result shows that collision could greatly reduce the mechanical indexes of rock masses. Considering the macroscopic condition, the physical collision model experiment along a designed channel is implemented to acquire the relationship between the velocity and pattern of collision and the runout of landslide, as well as the accumulation form. The conclusion could provide some reference for the scope prediction of high-speed rockslide.
    Key words: High-speed rockslide    Collision fragmentation mechanism    Mechanical parameter    Runout    

    0 引言

    20世纪90年代以来,全球极端气候(降雨、台风)和地震频繁发生,在世界各地发生了很多大型高速岩质滑坡,且呈现逐年上升趋势(黄润秋等, 2008a, 2008b)。如台湾集集地震中的草岭潭滑坡(Yang et al., 2014)、西藏易贡藏布扎木弄巴特滑坡(Xu et al., 2012)、四川安县大光包滑坡(黄润秋等,2008; 范宣梅等,2013; 殷跃平等,2015)、映秀牛圈沟滑坡(张明等,2011)、青川东河口滑坡(Wang et al., 2014)和北川唐家山滑坡(胡卸文等,2009)、重庆武隆鸡尾山滑坡(殷跃平等,2010)、贵州省关岭县岗乌乡滑坡(邢爱国等,2014)、云南鲁甸红石岩滑坡(陈长兴等,2015)等(部分统计数据见表 1)。

    表 1 国内部分高速岩质滑坡事件 Table 1 Several domestic cases of high-speed rockslides

    作为对高速滑坡超远滑距的一种机理解释,动力破碎学说(dynamic fragmentation)一直是国内外学者研究的焦点问题。Heim(1832)指出碎屑颗粒的彼此碰撞是造成Elm滑坡-碎屑流流态化特征的重要原因。Bagnold(1956)发展了Heim的理论,认为颗粒间的撞击力对于滑体远程起到了至关重要的作用,并提出了无黏性颗粒流模型。Hsü(1975)基于这一模型,提出滑体内部碎屑和岩粉的碰撞力使颗粒间的有效应力减弱,从而导致颗粒流与地表面的摩擦阻力降低,所以碎屑流能够运动很长的距离。之后Eisbacher(1980)提出了能量传递模型,从碰撞能耗角度揭示了滑体运动特性。Davies et al.(1999)进一步完善了HSV和Eisbacher的理论,认为不只是在滑体与地面碰撞处才发生能量传递,而是在整个碎屑流的运动过程当中都伴随着能量传递。所以碎屑流的运动是运动、堆积共同发生的过程。姜云等(1992)认为滑体与山包的正面碰撞(使滑体解体和碎屑化)是碎屑流的形成的重要外部条件之一。钟立勋(1992)重点论述了昭通头寨滑坡的碰撞解体及摩擦减阻机制。

    之后至今的数十年,国内外研究者使用物理模型试验和数值模拟提炼和改进了这些理论,并从岩石断裂力学角度深入分析了岩体的动态破裂机理。如:Yoichi et al.(2000)等通过模型试验和数值模拟证明了能量传递模型,并且得出结论:高速远程滑坡前部颗粒受到的碰撞频率越高,则获得的能量越大,碎屑流运动距离也更远。Fritz et al.(2004)运用基于Froude相似法的二维物理模型试验模拟了滑坡运动过程中碰撞触发的冲击波的分布特征。Hungr et al.(2005)采用数值模拟手段提出了滑速和滑距的预测公式。Crosta et al.(2005)通过二维FEM模型模拟了滑体运动过程当中的扩离现象。Gray et al.(2010)利用实验模拟研究了拥有自由流动表面的碎屑流体中大颗粒的运动沉积特性。Antypov et al.(2011)基于Hertz-Kuwabara-Kono(HKK)模型,指出碰撞损失的动能主要转化为碰撞材料变形能及撞击面振动的弹性能。Bowman et al.(2012, 2015)通过离心机物理模型试验,量化了滑体体积、滑程、撞击速度和哈丁相对破碎系数(BR)的数学关系,有力地证明了滑体碰撞碎裂使滑距显著增加的事实。

    此外黄润秋等(2008)分析了汶川地震大光包高速远程崩滑-碎屑流堆积物颗粒从源区到停积区逐渐变细且呈波浪状等特征的形成机理。殷跃平(2009)发现岩质滑坡碎屑流具有抛掷效应、碰撞效应、铲刮效应和气垫效应。刘晓等发现了金鼓高速远程滑坡撞击地面瞬间转化为高温高压碎屑流向前潮涌的证据-滑坡堆积物有明显的高温炭化痕迹(刘晓等,2012)。

    以上研究基于现场调查,室内试验,揭示了碰撞碎裂的微观物理过程和其对滑体运动过程的控制效应,并结合大数据得到了用于判断岩质滑坡碎裂解体形成远程碎屑流的关键因素和经验模型,但应用于后来发生的高速滑坡实例时,出现了明显的局限性,因此学术界对相关研究理论还存在较大争议。特别考虑到惯性效应以及尺寸效应,碰撞破碎问题仍存在较大不确定性(Thornton et al., 2004)。本文以唐家山高速滑坡为研究对象,针对滑体间碰撞问题,通过岩石坠落碰撞模型实验和岩石滑槽碰撞模型试验,研究碰撞速度对岩块力学参数的影响,揭示碰撞破碎机理对滑距和堆积形态的控制效应。

    1 唐家山高速岩质滑坡
    1.1 工程地质条件

    唐家山位于四川省北川县以北4.7km处,通口河中游右岸。滑坡前斜坡坡顶地形平缓,坡度10°~20°,有5~15m厚的残坡积碎石土层,植被茂盛;中部地形较缓,坡度20°~30°,下部地形相对较陡,坡度35°~45°,在坡脚部位基岩出露。斜坡上下游各分布一条小型浅冲沟,上游为大水沟,下游为小水沟(图 1)。

    图 1 唐家山高速滑坡及堰塞湖航拍图 Fig. 1 Aerial photography of Tangjiashan high-speed landslide and barrier lake

    唐家山斜坡位于青林口倒转复背斜的核部,背斜轴线北东45°延伸,轴面倾向北西,倾角70°左右。受北川-映秀断层影响,褶皱断裂很多,地层比较凌乱。岩层主要由寒武系下统清平组灰黑色薄-中厚层硅质岩和灰岩组成,产状N70°~80°E/NW∠50°~85°,表现为左岸逆向坡,右岸为中陡倾顺向坡的岸坡结构特点,层间挤压错动带较发育。原生结构面主要为层面,构造性节理裂隙发育,具一定区段性,多密集短小,导致岩体完整性一般。

    1.2 滑坡碰撞特征

    2008年5月12日,汶川地震促使唐家山斜坡顺层高速下滑,撞击对岸元河坝山体而急速停积堵江,持续时间约半分钟左右,相对位移约为800m,推测最大下滑速度约在28m ·s-1,共导致近百人死亡(胡卸文等,2009; 罗刚,2012)。形成顺河向长803.4m,横河向最大宽度611.8m,高82~124m,推测体积为2037×104m3的堰塞坝(图 2)。

    图 2 唐家山滑坡堰塞坝平面图 Fig. 2 Geological plan of Tangjiashan landslide-dam

    通过目击者描述,结合地质分析原理,可知唐家山滑坡顺层滑动过程中,除底部地质结构受到强烈摩擦会破碎解体外,其内部结构和完整性能较好地保持。但当滑体前缘撞击对岸山体(元河坝),瞬间产生强大的应力波造成岩体碎裂飞溅,大量碎裂块体呈现流体状急速沿元河坝斜坡面爬至高程793.9m位置,并将坡面植被铲刮一空,之后翻转抛洒在堰塞坝的表层。这一短暂的撞击碎裂过程能够消耗滑体大量动能(马晓青等,1998; 谭华,2007)且造成前部一系列特殊的变形破裂现象(图 3)。根据滑体制动方式,平面上将堰塞坝分为Ⅰ(滑坡坐落区)和Ⅱ(滑坡冲高爬坡区)两个区(图 4),呈现出中前部高,后缘低的几何形态。

    图 3 滑坡碰撞造成地质结构改变(卫宏等,2000) Fig. 3 Geological structure variation of landslide by collision

    图 4 唐家山堰塞坝平面分区 Fig. 4 Plan partition of Tangjiashan landslide-dam

    综上所述,滑体碰撞特征表现为前部碰撞碎裂流动,中部压缩横向和竖向扩展,尾部惯性前冲覆盖。

    1.3 堰塞坝堆积特征

    堰塞坝体由斜坡基岩碎裂解体的巨石和孤块碎石、原斜坡坡残积碎石土和苦竹坝库区沉积的含泥粉细砂组成。黄褐色坡残积碎石土主要分布在堰塞坝Ⅰ区的表层,含泥粉细砂主要分布在堰塞坝Ⅱ区前缘表层和上下游侧表层。说明滑体运动过程中的“铲刨”效应显著,原河床泥砂滑体前缘推挤开来,部分泥砂沿元河坝斜坡爬高后又反转覆盖于坝体表面。

    堰塞坝Ⅱ区整体除前缘及上、下游侧解体破碎强烈外(图 5图 6),其余部位在很大程度上仍将保持原坡体地质结构特点(图 7),即堰塞体剖面垂直方向上,从地表到底部依次为原黄褐色坡残积碎石土(推测5~15m)、原强风化岩体破碎后的块石层(推测10~15m)和原弱风化岩体解体后的似层状结构岩体(图 8)。因此滑体在碰撞过程中表现出强烈的应力集中效应(图 3),从而使得坝体不同部位地质结构差异巨大。

    图 5 滑坡堆积体前缘岩层倾向发生反转 Fig. 5 Anti-dip of rock bedding in the front of landslide deposits

    图 6 唐家山滑坡体前缘撞击碎裂 Fig. 6 Impacted fragmentation of the front of Tangjiashan landslide

    图 7 滑坡坝中下部保存原岩结构的似层状岩体 Fig. 7 Laminated rock mass at the bottom of landslide dam sustaining the original rock bedding well

    图 8 唐家山堰塞坝地质纵剖面图 Fig. 8 Longitudinal cross-section profile of Tangjiashan landslide-dam

    2 岩石坠落碰撞实验
    2.1 实验目的

    岩质滑坡在主滑方向上的瞬间碰撞力远远大于其他方向的力(重力,摩擦力等)(马晓青等,1998; 谭华,2007),因此可以采用坠落碰撞实验来近似模拟滑体内部以及与对岸山体的撞击过程。通过分析碰撞后岩石破碎形态和质量损失,对比岩石碰撞前后弹性模量、极限抗压和抗拉强度、内摩擦角等物理力学参数的变化,不但可以反应碰撞速度对岩体动力破碎的影响,而且可以量化岩石损伤程度,揭示岩石动力碎裂的机理。

    2.2 试验方案设计

    岩石试样取自唐家山堰塞坝上游侧(大水沟对岸堆积体左侧)(图 2),采集时间为2015年4月16日。岩性为寒武系下统清平组(∈1c)下段灰岩(图 9),呈灰色,矿物成分主要为方解石,含少量黏土矿物,约占5%,块状结构,具粒屑结构,微风化状,有少量风化裂隙,坚硬,性脆。

    图 9 钻孔岩心 Fig. 9 Rock core from boreholes

    将弱风化的钻孔岩心切割打磨制成Φ55mm×55mm和Φ55mm×110mm的圆柱形试样各18个。待试样切割打磨后自然环境放置3天,方进行试验,以保证岩样为天然含水状态(因切割前对试样进行加水软化切割,在自然状态下放置3天使得试样恢复天然含水率进行试验)。

    将试样分为7组,每组两个,分别作为坠落岩块和静止岩块,编好序号。实验中,将坠落岩块人为的分别从高度H=1m、2m、3m、4m、5m(卷尺确定高度)自由落体撞击地面处的静止岩块(图 10表 2),用铺设好的白纸收集碰撞碎屑。

    图 10 岩石坠落碰撞实验 Fig. 10 Schematic diagram of freefall collision experiment of rock blocks

    表 2 岩石试样碰撞实验方案 Table 2 Collision tests arrangement of rock samples

    2.3 试验结果整理和分析
    2.3.1 岩石碰撞质量损失分析

    用电子秤称取碰撞前后岩石试样质量,计算出质量损失和质量损失率,结果见表 3图 11图 12

    表 3 碰撞前后岩石质量变化记录表 Table 3 Mass change record of rock blocks before and after collisions

    图 11 碰撞前后岩石试样质量变化对比 Fig. 11 Mass loss of rock blocks before and after collisions

    图 12 岩石试样质量损失率与碰撞速度 Fig. 12 Relationship between the mass loss ratio of rock blocks and the impacting velocity

    通过岩石试样质量损失率与碰撞速度的关系(表 3图 11图 12),可以看出在材料完全相同的情况下,坠落试样的碎裂程度大于静止试样的碎裂程度。碰撞速度越大,岩石高径比越大,质量损失越大,碎裂程度越明显。在实际滑坡中,滑体越细长,撞击速度越大,转化为高速碎屑流的概率越大。

    2.3.2 岩石碰撞破裂形态分析

    因为操作偏差和表面平整度误差,很难保证正碰的情况出现。根据实验观察,岩块破碎基本都是由斜碰产生的,且以线面接触为主。碰撞前后岩石表面形态对比见图 13

    图 13 部分岩块碰撞前后表面形态对比 Fig. 13 Surface morphology of several rock blocks before and after collisions a. 3号岩块碰撞前表面;b. 3号岩块碰撞后表面;c. 4号岩块碰撞前表面;d. 4号岩块碰撞后表面;e. 7号岩块碰撞前表面;f. 7号岩块碰撞后表面;g. 8号岩块碰撞前表面;h. 8号岩块碰撞后表面

    通过表 3图 13可以看出,岩石中心部分破坏较小,破坏主要集中在边界部位,破裂面呈粗糙贝壳状。3号岩块破坏面积小于5%,4号岩块破坏面积约为10%,7号岩块破坏面积约为15%,8号岩块破坏面积约占90%。说明坠落试样的碎裂程度大于静止试样的碎裂程度,碰撞速度越大,表面破坏程度越大,试样质量损失越大。

    用体视镜对较小碎屑进行放大观察(图 14),将收集的碎屑粉末放在玻璃皿内,用红笔在载玻片上标记刻度尺,两红点之间为1mm,以反映放大倍数。调整焦距,观察碎屑形态和粒径大小并拍照记录。

    图 14 碰撞碎屑颗粒的微观结构 Fig. 14 Microstructure of fragments by stereoscope a.第2组碰撞碎屑颗粒;b.第4组碰撞碎屑颗粒

    表 3图 14可知,随着碰撞速度增大,碎屑增多,碎屑粒径差异变大,极细粒含量增多。而这些碰撞产生的细小颗粒的摩擦系数不但远远小于完整岩石的摩擦系数,若大岩块被细小颗粒“包裹”,则滑体速度能够很好维持(钟立勋,1992),从而运动较远的距离。

    2.3.3 岩石物理力学参数变化分析

    碰撞试验前,对岩石试样进行常规力学参数实验,得到岩样内摩擦角为28.1°~32.3°,弹性模量为8.3~13.4GPa,抗压强度为33.6~37.8MPa,点荷载峰值强度为10.53~16.07MPa。对碰撞后破裂轻微的1~6号岩石试样再次进行岩石力学实验,得到岩石试样内摩擦角降至27.3°~31.6°,弹性模量降至10.6~12.1GPa,抗压强度降至29.2~32.6MPa,点荷载峰值强度降至10.28~13.63MPa。碰撞前后物理力学参数变化对比情况见表 4

    表 4 碰撞前后岩石物理力学参数平均值 Table 4 The average physics mechanics parameters of rock samples before and after the collision

    作为非均质体的岩石在多次碰撞作用下,内部的微裂纹和微孔洞扩展和连通,损伤面积增大,使得再次受力加载时强度降低。在唐家山高速滑坡中,滑体在不断相互碰撞过程中,岩体的物理参数如弹性模量等也在不断的弱化,这也是高速岩质滑坡易转化为高速碎屑流的有力证据,除此之外,在灾害治理工程中对滑坡堰塞坝整体力学参数评估的时候应对相应的参数做降值处理。

    3 滑坡碰撞物理模型实验

    为了研究碰撞方式和动量传递对于滑体滑距和堆积范围的影响,将岩石试样(Φ55mm×55mm的圆柱体)置于滑槽当中,以滑动和滚动两种运动方式将岩石试样按一定坡长、坡度沿滑槽滑下,模拟不同情况下的滑距。实验滑槽长6m,宽0.4m,坡度可在10°~15°间变化(图 15)。

    图 15 滑坡碰撞物理模型实验装置 Fig. 15 Device of rockslide collision modelling experiment

    3.1 岩石滑动碰撞模拟试验

    由于实验设备的限制,滑槽坡度最大可达15°,为了岩块可以顺利下滑且有较大撞击速度,我们在槽面涂抹清油以起到润滑效果。将岩石试样以3种情况从滑槽6m处静止下滑:Ⅰ.单块岩石下滑;Ⅱ.两块岩石并排下滑;Ⅲ.两块岩石一前一后下滑。每种情况进行3次实验,实验数据记录以启动位置为原点,滑槽倾向为Y向(向下为正),滑槽走向为X向(向右为正)(图 16),结果记录见表 5图 17

    图 16 岩石滑坡碰撞示意图 Fig. 16 Schematic profile of landslide sliding collision model

    表 5 滑动碰撞模拟试验岩石(质心)位移记录表 Table 5 Displacement records of rock blocks in sliding collision modelling experiment

    图 17 岩块滑动碰撞停积位置分布图 Fig. 17 Stopping location of sliding rock blocks after collision

    方案一单块岩石(黑色圆圈表示A)下滑作为参照组,由表 5图 17可得:①两块岩石并排下滑相互碰撞,使岩石产生横向速度,致使横向滑距明显增大,而纵向滑距变化不大(绿色圆点表示A和B)。②两块岩石一前一后下滑相互碰撞,前面A′岩石起到阻挡作用,后面B′岩石起到推动作用,撞击瞬间动量传递使前面A′岩石获得能量运动更远距离,更大范围,而后面B′岩石则运动较短距离便停积下来(红色圆点表示)。整个实验由于岩块初始位置偏差,轨道槽面和岩块表面起伏,清油厚度差异等,可能存在一定误差,但并不妨碍岩块碰撞作用对运动趋势的宏观控制效应。岩块一前一后滑动可简单模拟滑坡中巨石块体的碰撞作用,在滑坡发生时,经过动量传递,位于前缘的岩体往往在后缘岩体的推动作用下滑动较远的距离。

    3.2 岩石滚动碰撞模拟试验

    由于清油润滑作用,槽面的微小提升即可使滑块具有较大速度,为了保证滑块落在可测范围内。实验将滑槽坡度调整至2°,使圆柱岩石轴线垂直于滑槽倾向,将岩石试样以4种情况由静止下滑:Ⅰ.单块岩石4m处下滑;Ⅱ.两块岩石4m处并排下滑;Ⅲ.岩石4m处下滑撞击2m处静止岩石;Ⅳ.岩石4m处下滑撞击0m处静止岩石(图 18图 19)。每种情况进行3次实验,实验数据记录以启动位置为原点,滑槽倾向为Y向(向下为正),滑槽走向为X向(向右为正),结果记录见表 6图 19

    图 18 岩石滚动碰撞示意图 Fig. 18 Schematic profile of landslide rolling collision model

    图 19 岩块滚动碰撞停积位置分布图 Fig. 19 Stopping location of rolling rock blocks after collision

    表 6 滚动碰撞模拟试验岩石(质心)位移记录表 Table 6 Displacement records of rock blocks in rolling collision modelling experiment

    表 6图 19可以得出:①单块岩石滚动下滑滑距较大,但停积范围较为集中(黑色圆点表示)。②两块岩石并排滚动下滑,彼此相互碰撞产生横向速度,致使横向滑距明显增大,而纵向滑距变化不大(绿色圆点表示)。③ 4m处A′岩石下滑碰撞2m处B′静止岩石,若发生正碰,则B′岩石对A′岩石起到较大阻挡作用,致使A′岩石滚动极短距离,极小范围,甚至停积在滑槽上,B′岩石运动距离较远;若发生斜碰,则阻挡作用不大,则A′岩石仍能滚动较远距离,而B′滚动距离较小,但停积范围表现较大的随机性(红色圆点表示)。④ 4m处A″岩石下滑碰撞0m处B″静止岩石,B″岩石对A″岩石起到很大阻挡作用,又因撞击点正好位于地形转折点,故两块岩石滚动较短距离就停止运动。由于B″岩石受到A″岩石的能量传递,所以B″岩石相对A″岩石运动更远距离(黄色圆点表示)。岩块的滚动碰撞可简单模拟高速滑坡中破碎岩体滚动碰撞现象,运动的岩体在受到阻挡发生撞击时,由于在碰撞中能量的损失和传递,其运动能力减弱,常常表现为就近停积。

    4 结论

    (1) 高速岩质滑坡的碰撞作用对其物理力学参数及运动形态具有重要影响,从而控制滑坡的地质结构和堆积范围。唐家山滑坡强烈碰撞对岸山体,呈现出前部碎裂流动,中部压缩横向和竖向扩展,尾部惯性前冲覆盖的变形特点,以及边缘破碎严重,中部较为完整的结构特征。

    (2) 根据岩石坠落碰撞实验,坠落岩石比静止岩石的破坏程度更高;撞击速度越大,岩块破碎程度越高;碰撞后岩石的物理力学参数降低,可能在后续碰撞时更容易破碎。

    (3) 根据岩石碰撞物理模型实验,由于碰撞过程中的动能传递作用,前方被撞岩块往往比后部施碰岩块运动更远的距离;此外,阻挡物与滑体的碰撞方式(正碰与斜碰)对滑坡体的致灾范围起到显著控制效应。

    参考文献
    Antypov D, Elliott J A, Hancock B C. 2011. Effect of particle size on energy dissipation in viscoelastic granular collisions[J]. Physical Review E, 84(2): 21303~1. DOI:10.1103/PhysRevE.84.021303
    Bagnold R A. 1956. The flow of cohesionless grains in fluids[C]//Royal Society of London, Proceedings C. 249 (964):235~297.
    Bowman E T, Take W A, Rait K L, et al. 2012. Physical models of rock avalanche spreading behavior with dynamic fragmentation[J]. Canadian Geotechnical Journal, 49(4): 460~476. DOI:10.1139/t2012-007
    Bowman E T, Take W A. 2015. The runout of chalk cliff collapses in England and France-case studies and physical model experiments[J]. Landslides, 12(2): 225~239. DOI:10.1007/s10346-014-0472-2
    Chen X Z, Hu K H, Ge Y G, et al. 2015. Surface ruptures and large-scale landslides caused by "8·03" Ludian earthquake in Yunnan, China[J]. Mountain Research, 33(1): 65~71.
    Crosta G B, Imposimato S, Roddeman D, et al. 2005. Small fast-moving flow-like landslides in volcanic deposits:The 2001 Las Colinas Landslide(El Salvador)[J]. Engineering Geology, 79(3): 185~214.
    Davies T R, Mcsaveney M J, Hodgson K A. 1999. A fragmentation-spreading model for long-runout rock avalanches[J]. Canadian Geotechnical Journal, 36(6): 1096~1110. DOI:10.1139/t99-067
    Eisbacher G H. 1980. Cliff collapse and rock avalanches(sturstroms) in the Mackenzie Mountains, northwestern Canada:Reply[J]. Canadian Geotechnical Journal, 17(1): 151~152. DOI:10.1139/t80-018
    Fritz H M, Hager W H, Minor H E. 2004. Near field characteristics of landslide generated impulse waves[J]. Journal of Waterway Port Coastal & Ocean Engineering, 130(6): 287~302.
    Gray J M N T, Kokelaar B P. 2010. Large particle segregation, transport and accumulation in granular free-surface flows[J]. Journal of Fluid Mechanics, 652: 105~137. DOI:10.1017/S002211201000011X
    Heim A. 1932. Bergsturz und menschenleben[M]. Zurich: Fretz & Wasmuth Verlag: 218.
    Hsü K J. 1975. Catastrophic debris streams(sturzstroms) generated by rockfalls[J]. Geological Society of America Bulletin, 86(1): 129~140. DOI:10.1130/0016-7606(1975)86<129:CDSSGB>2.0.CO;2
    Hu X W, Huang R Q, Shi Y B, et al. 2009. Analysis of blocking river mechanism of Tangjiashan landslide and Dam-Breaking mood of its barrier dam[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 28(1): 181~189.
    Huang R Q, Pei X J, Li T B. 2008. Basic characteristics and formation mechanism of the largest scale landslide at Daguangbao occurred during the Wenchuan earthquake[J]. Journal of Engineering Geology, 16(6): 730~741.
    Huang R Q, Xu Q. 2008. Catastrophic landslides in China[M]. Beijing: Science Press: 1~50.
    Huang R, Fan X. 2013. The landslide story[J]. Nature Geoscience, 6(5): 325~326. DOI:10.1038/ngeo1806
    Hungr O, Coriminas J, Eherhardt E. 2005. Estimating landslide motion mechanism, travel distance and velocity[M]//Landslide Risk Management. London:Taylor & Francis Group:99~128.
    Jiang Y, Yin J P. 1992. Xikou rock avalanche in Huayinshan[J]. Geological Hazards and Environment Preservation, 3(2): 51~58.
    Liu X, Tang H M, Hu X L, et al. 2012. Formation mechanism and dynamic stability of Jingu high-speed and long-run-out landslide[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 31(12): 2527~2537.
    Luo G. 2012. Analysis of blocking mechanism of Tang Jiashan high-speed short-run landslide and dam-breaking mode of Tang Jiashan barrier dam[D]. Chengdu:Southwest Jiaotong University:79~115.
    Ma X Q, Han F. 1998. Hypervelocity impact dynamic[M]. Beijing: National defend industry press: 10~200.
    Okura Y, Kitahara H, Sammori T, et al. 2000. The effects of rockfall volume on runout distance[J]. Engineering Geology, 58(2): 109~124. DOI:10.1016/S0013-7952(00)00049-1
    Tan H. 2007. Introduction to experimental shock-wave physics[M]. Beijing: National Defend Industry Press: 2~30.
    Thornton C, Liu L. 2004. How do agglomerates break?[J]. Powder Technology, 143-144(26): 110~116.
    Wang G, Huang R, Lourenço S D N, et al. 2014. A large landslide triggered by the 2008 Wenchuan(M8.0)earthquake in Donghekou area:Phenomena and mechanisms[J]. Engineering Geology, 182: 148~157. DOI:10.1016/j.enggeo.2014.07.013
    Wei H, Jin X G, Wang L S. 2000. Collision effect of the landslide and its influence on slope environment[J]. Journal of Mountain Science, 18(5): 435~439.
    Xing A G, Wang G, Yin Y P, et al. 2014. Dynamic analysis and field investigation of a fluidized landslide in Guanling, Guizhou, China[J]. Engineering Geology, 181: 1~14. DOI:10.1016/j.enggeo.2014.07.022
    Xu Q, Shang Y, van Asch T, et al. 2012. Observations from the large, rapid Yigong rock slide-debris avalanche, southeast Tibet[J]. Canadian Geotechnical Journal, 49(5): 589~606. DOI:10.1139/t2012-021
    Yang C M, Yu W L, Dong J J, et al. 2014. Initiation, movement, and run-out of the giant Tsaoling landslide-What can we learn from a simple rigid block model and a velocity-displacement dependent friction law?[J]. Engineering Geology, 182: 158~181. DOI:10.1016/j.enggeo.2014.08.008
    Yin Y P, Wang M, Li B, et al. 2015. Dynamic response characteristics of Daguangbao landslide triggered by Wenchuan earthquake[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 31(10): 1969~1982.
    Yin Y P. 2009. Introduction of seismic geology and landslide hazard triggered by Wenchuan earthquake[M]. Beijing: Geological Publishing House: 1~57.
    Yin Y, Sun P, Zhang M, et al. 2010. Mechanism on apparent dip sliding of oblique inclined bedding rockslide at Jiweishan, Chongqing, China[J]. Landslides, 8(1): 49~65.
    Zhang M, Yin Y, Wu S, et al. 2011. Dynamics of the Niumiangou Creek rock avalanche triggered by 2008 Ms 8.0 Wenchuan earthquake, Sichuan, China[J]. Landslides, 8(3): 363~371. DOI:10.1007/s10346-011-0265-9
    Zhong L X. 1992. A unusual rock avalanche in China[J]. Journal of Lanzhou University(Natural Sciences), 28(5): 21~25.
    陈兴长, 胡凯衡, 葛永刚, 等. 2015. 云南鲁甸"8·03"地震地表破裂与大型地震滑坡[J]. 山地学报, 33(1): 65~71.
    胡卸文, 黄润秋, 施裕兵, 等. 2009. 唐家山滑坡堵江机制及堰塞坝溃坝模式分析[J]. 岩石力学与工程学报, 28(1): 181~189.
    黄润秋, 裴向军, 李天斌. 2008a. 汶川地震触发大光包巨型滑坡基本特征及形成机理分析[J]. 工程地质学报, 16(6): 730~741.
    黄润秋, 许强. 2008b. 中国典型灾难型滑坡[M]. 北京: 科学出版社: 1~50.
    姜云, 尹金平. 1992. 华蓥山溪口滑坡-碎屑流[J]. 地质灾害与环境保护, 3(2): 51~58.
    刘晓, 唐辉明, 胡新丽, 等. 2012. 金鼓高速远程滑坡形成机制及动力稳定性[J]. 岩石力学与工程学报, 31(12): 2527~2537. DOI:10.3969/j.issn.1000-6915.2012.12.017
    罗刚. 2012. 唐家山高速短程滑坡堵江及溃坝机制研究[D]. 成都: 西南交通大学: 79~115. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10613-1013106865.htm
    马晓青, 韩锋. 1998. 高速碰撞动力学[M]. 北京: 国防工业出版社: 10~200.
    谭华. 2007. 实验冲击波物理导引[M]. 北京: 国防工业出版社: 2~30.
    卫宏, 靳晓光, 王兰生. 2000. 滑坡碰撞作用及其岸坡环境效应[J]. 山地学报, 18(5): 435~439.
    殷跃平. 2009. 汶川地震地质与滑坡灾害概论[M]. 北京: 地质出版社: 1~57.
    钟立勋. 1992. 我国一次罕见的滑坡碎屑流[J]. 兰州大学学报(自然科学版), 28(5): 21~25.