第七届青年地学论坛

诸如2008年汶川地震等强震触发的高速远程滑坡动力机制相当复杂，具有与重力诱发滑坡显著区别的特点。地震荷载作用下，节理和滑动面的动态摩擦衰减对滑坡的启动及运动过程产生重要影响。依托国家自然科学基金面上项目“强震诱发拉裂-滑移型滑坡瞬态超低摩擦启动机理（41472245）”，基于室内岩石节理动态摩擦试验、高速旋剪试验的成果，结合摩擦力学、动力学和运动学等理论，研究了强震触发高速远程滑坡的节理面及滑动面动态摩擦衰减规律及数学模型，建立了适用于强震触发高速远程滑坡动力过程模拟的非连续变形分析方法（Discontinuous Deformation Analysis, DDA）。主要的研究工作及成果如下：
（1） 开展了节理的动态循环剪切试验，得到了节理动态摩擦衰减的数学模型并嵌入到DDA代码（friction degradation of joints considering in DDA, FDJ-DDA）。FDJ-DDA代码中对于边-边接触的块体，通过计算与动态摩擦衰减系数相关的相邻块体的相对速度、循环剪切位移幅值和循环剪切数来持续的计算节理的摩擦系数。FDJ-DDA中改进的节理粘聚力移除技术能够使块体间一旦出现“滑动”或“张开”状态时，永久地移除粘聚力。结果表明，由FDJ-DDA模拟的典型溃滑型滑坡（东河口滑坡）的滑动距离和速度比始终保持节理摩擦系数为常数的DDA模拟的滑坡对应值更大，并且FDJ-DDA模拟的结果与滑坡实际的堆积状态和动力特征更吻合；与节理粘聚力相比，节理的摩擦系数对于地震触发的滑坡的动力行为影响更大。
（2）基于高速旋剪试验结果，将滑坡滑动面速度-位移依赖的摩擦衰减模型嵌入到DDA（friction degradation law of the sliding surfaces considering in DDA，FDSS-DDA），用于研究拉裂-滑移型滑坡滑动面动态摩擦衰减对滑坡动力过程的影响。在FDSS-DDA运行的每个时间步，滑动面的摩擦系数通过速度-位移衰减模型的公式进行更新。大光包滑坡滑动面摩擦系数在很短的时间内急剧下降（滑坡启动阶段）。斜坡体顶端张拉裂缝首先出现，而后滑动面摩擦系数下降到稳定的残留值，随后坡脚处的岩体被高速剪断，最终滑体受到平梁子山的“刹车作用”影响，仅有滑体前端的部分滑块越过了平梁子山脊。结果表明，FDSS-DDA模拟的滑坡运动距离比DDA模拟的结果更大，并且堆积体的形态与震后滑坡的实际地形吻合较好。
 

节理,滑动面,摩擦动态衰减,地震,滑坡运动