川臺(tái)學(xué)者聯(lián)手詮釋高速遠(yuǎn)程滑坡“體積效應(yīng)”

西南交大 資料圖

記者9日晚從西南交大獲悉，西南交大博士后王玉峰、教授程謙恭與臺(tái)灣中央大學(xué)教授董家鈞近日在國(guó)際著名地學(xué)類自然指數(shù)期刊JGR-SolidEarth上發(fā)表學(xué)術(shù)論文，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高速遠(yuǎn)程滑坡“體積效應(yīng)”這一長(zhǎng)期懸而未決的科學(xué)問題的半定量研究，揭示了滑坡“體積效應(yīng)”產(chǎn)生的內(nèi)在動(dòng)力學(xué)機(jī)理。

據(jù)了解，高速遠(yuǎn)程滑坡是一種具有極端破壞力的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象，它不僅體積可以達(dá)到幾十億方、上百億方以上，速度最高可以達(dá)到278m/s，還有著幾十甚至上百公里的滑距。

1881年歐洲阿爾卑斯山脈瑞士Elm高速遠(yuǎn)程滑坡事件發(fā)生后，27歲的奧地利地質(zhì)學(xué)家Heim在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查時(shí)，發(fā)現(xiàn)高速遠(yuǎn)程滑坡具有明顯的“體積效應(yīng)”現(xiàn)象，即滑坡體積越大，運(yùn)動(dòng)速度越快，運(yùn)動(dòng)距離越遠(yuǎn)，等效摩擦系數(shù)越低。

然而究竟是什么誘因使得滑坡體積增大，其相應(yīng)等效摩擦系數(shù)呈衰減趨勢(shì)？這一現(xiàn)象百余年來一直困惑著國(guó)際滑坡動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域的學(xué)者，揭示其內(nèi)在動(dòng)力學(xué)機(jī)理，一直是相關(guān)研究領(lǐng)域科學(xué)家孜孜追求的研究目標(biāo)。

西南交大博士后王玉峰、教授程謙恭與臺(tái)灣中央大學(xué)教授董家鈞基于“滑坡的厚度與其體積成正比，因此可以通過滑坡底部相在其上覆荷載(正應(yīng)力)作用下的行為來分析其體積效應(yīng)”這一前提，借助臺(tái)灣中央大學(xué)所購(gòu)置的國(guó)際先進(jìn)的旋轉(zhuǎn)剪切實(shí)驗(yàn)儀，對(duì)采自于西藏易貢滑坡堆積體底部相的試樣，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了一系列旋轉(zhuǎn)剪切實(shí)驗(yàn)，最終揭示了滑坡“體積效應(yīng)”產(chǎn)生的內(nèi)在動(dòng)力學(xué)機(jī)理。

根據(jù)他們的研究成果，高速遠(yuǎn)程滑坡動(dòng)態(tài)剪切過程中，滑體底部相內(nèi)部摩擦生熱所引起的熱孔壓效應(yīng)與底部相滲透性隨正應(yīng)力而降低的共同作用，是導(dǎo)致高速遠(yuǎn)程滑坡呈現(xiàn)“體積效應(yīng)”的重要原因。

王玉峰表示，目前他們對(duì)“體積效應(yīng)”的研究成果還停留在定性研究和半定量分析階段，后續(xù)計(jì)劃通過設(shè)備改進(jìn)，對(duì)“體積效應(yīng)”開展定量化研究，從而定量化揭示高速遠(yuǎn)程滑坡的動(dòng)力學(xué)機(jī)理。