考虑堆积区宽度影响的滑坡碎屑流运动与堆积过程物理模型试验研究

王贵洲, 龚文平^*, 邢磊, 李昺 

（中国地质大学(武汉) 工程学院，武汉430074，中国）

摘要：堆积区宽度会显著影响滑坡碎屑流运动与堆积过程，而目前该方面研究却相对较少。本文设计了一种水平滑段宽度可变的物理模型试验装置，在此基础上开展了一系列物理模型试验。试验获取了不同宽度水平滑段条件下颗粒流运动与堆积过程的图像和数据，分析了颗粒流速度分布和堆积特征，进一步结合数值模拟探讨了颗粒流运动机制与堆积特征成因。结果表明: 颗粒流在倾斜滑段随运动距离增加逐渐离散且离散范围也逐渐增大; 颗粒流在水平滑段的运动速度随水平滑段宽度增加逐渐减小，运动速度方向发生偏移且随水平滑段宽度增加更加显著; 颗粒流在水平滑段的堆积长度随水平滑段宽度增加逐渐减小，堆积宽度逐渐增加，堆积面积先减小后增加; 数值模拟结果表明: 碰撞是颗粒间主要能量传递形式，摩擦是主要耗能形式，随着水平滑段宽度增加，颗粒流在水平滑段颗粒间的碰撞次数逐渐减少，颗粒向两侧滑动展布，摩擦耗能使得颗粒流堆积宽度增加而堆积长度减小。

关键词：模型试验; 堆积区宽度; 颗粒流; 运动过程; 堆积特征; 数值模拟

图8 不同宽度水平滑段条件下颗粒流堆积形态俯视图

图9 不同宽度水平滑段条件下颗粒流堆积特征图 a．整体颗粒流堆积特征; b．红色(前部) 颗粒流堆积特征; c．黄色(中部)颗粒流堆积特征; d．蓝色(后部)颗粒流堆积特征

图10 不同宽度水平滑段条件下颗粒流堆积面积变化

图11 颗粒流倾斜滑段运动过程与水平滑段堆积特征数值模拟结果与试验结果对比分析 a． 颗粒流运动特性数值模拟结果与试验结果对比; b．颗粒流堆积特性数值模拟结果与试验结果对比

图12 不同宽度水平滑段条件下监测区碰撞次数与颗粒流能量损失率 a．不同宽度水平滑段条件下监测区碰撞次数; b．不同宽度水平滑段条件下颗粒流能量损失率

王贵洲,龚文平,邢磊,等.2023.考虑堆积区宽度影响的滑坡碎屑流运动与堆积过程物理模型试验研究[J].工程地质学报,31(5):1637－1647.doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2022-0117