陜西涇河南岸大堡子高速遠(yuǎn)程黃土滑坡運(yùn)動(dòng)過程模擬*

沈 偉翟張輝李同錄趙權(quán)利汪發(fā)武

（①長安大學(xué)地質(zhì)工程與測(cè)繪學(xué)院地質(zhì)工程系 西安 710054）

（②國立島根大學(xué)綜合理工學(xué)部地球科學(xué)部島根 日本島根 690－8504）

陜西涇河南岸大堡子高速遠(yuǎn)程黃土滑坡運(yùn)動(dòng)過程模擬*

沈 偉①翟張輝①李同錄①趙權(quán)利①汪發(fā)武②

（①長安大學(xué)地質(zhì)工程與測(cè)繪學(xué)院地質(zhì)工程系 西安 710054）

（②國立島根大學(xué)綜合理工學(xué)部地球科學(xué)部島根 日本島根 690－8504）

高速遠(yuǎn)程滑坡具有速度快、運(yùn)程遠(yuǎn)的特點(diǎn)，一旦發(fā)生，人員逃離十分困難，往往造成嚴(yán)重災(zāi)難，因此對(duì)這類滑坡展開研究具有重要意義。對(duì)已發(fā)生滑坡運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行參數(shù)反演和模擬可為潛在高速遠(yuǎn)程滑坡的預(yù)測(cè)提供借鑒。因此本文以陜西涇河南岸大堡子高速遠(yuǎn)程黃土滑坡為例，在野外調(diào)查測(cè)繪和室內(nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用Sassa的滑坡運(yùn)動(dòng)模型對(duì)該滑坡運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行模擬分析。結(jié)果表明，滑坡體最大平均速度為9.56m·s－1，具有高速運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)持時(shí)為24.5s，滑坡運(yùn)動(dòng)過程可分為啟動(dòng)加速階段（0～5.7s）和運(yùn)動(dòng)減速階段（5.7～24.5s），加速階段平均加速度為1.68m·s－2，減速階段加速度為－0.51m·s－2，加速過程比減速快3倍左右。滑坡區(qū)高陡地形和黃土高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度為滑坡高速運(yùn)動(dòng)提供條件，開闊階地地形以及階地砂礫石層近飽和含水條件決定滑坡遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。

高速遠(yuǎn)程滑坡 空間預(yù)測(cè) 反分析 運(yùn)動(dòng)模型

0 引 言

目前對(duì)高速遠(yuǎn)程滑坡并無明確定義，根據(jù)“國際地科聯(lián)滑坡工作組（1995）”的建議，可將滑坡按速度大小分類，速度大于5m·s－1時(shí)為極快速（extremely rapid），介于3～5m·s－1時(shí)為非?？欤╲ery rapid），大于1.8m·s－1即為快速（rapid）滑坡。而判斷滑坡是否遠(yuǎn)程，國際上普遍采用等效摩擦系數(shù)（落差H和平距L的比值）判定，當(dāng)H／L小于0.6時(shí)即認(rèn)為是遠(yuǎn)程滑坡。高速遠(yuǎn)程滑坡較其他類型滑坡致災(zāi)范圍大，位于滑坡體運(yùn)動(dòng)區(qū)域內(nèi)的人員和設(shè)施都會(huì)成為致災(zāi)對(duì)象。當(dāng)滑坡運(yùn)動(dòng)速度極快時(shí)，人員逃離的概率也大大降低。國內(nèi)外由高速遠(yuǎn)程滑坡造成嚴(yán)重災(zāi)難的事例屢見不鮮，典型事件有1970年秘魯Yungay城由地震誘發(fā)滑坡－碎屑流，高速運(yùn)動(dòng)超過10km，掩埋了整個(gè)城市，造成18000人死亡（Plafker et al.，1971）；1983年甘肅灑勒山滑坡，造成247人死亡，22人受傷（蘇伯苓，1986）；1989年四川馬鞍坪高速滑坡－碎屑流，造成221人死亡，17人受傷（歐正東等，1990）；1991年云南頭寨溝巨型山體滑坡，滑距達(dá)2.8km，造成216人遇難，7人受傷（鐘立勛，1990）；2008年5月12日，由汶川地震觸發(fā)的東河口滑坡造成780余人遇難（孫萍等，2009）、文家溝滑坡－碎屑流造成48人遇難（黃河清等，2010）。近年來，由高速遠(yuǎn)程滑坡造成的災(zāi)難性事件仍時(shí)有發(fā)生。

高速遠(yuǎn)程滑坡的研究，最早可追溯到Heim（Hsü，1975）在其著作“Der Bergsturz von Elm”中對(duì)瑞士Elm大型高速遠(yuǎn)程滑坡－碎屑流的描述，Heim稱這種現(xiàn)象為“sturzstrom”。其后一百余年，不斷有學(xué)者試圖去解釋類似“sturzstrom”的現(xiàn)象，至今已形成了多種理論。如Kent（1966）和Shreve（1968）的空氣潤滑說，Hsü（1975）的巖塵減阻說，Erismann（1979）的巖石自我潤滑說，Melosh（1979）的聲波液化說，Davies（1982）的力學(xué)流化說，Eisbacher（1979）的能量傳遞說，Sassa（1988）的超孔壓說等。由于高速遠(yuǎn)程滑坡的復(fù)雜性，對(duì)這一現(xiàn)象仍沒有形成共識(shí)，甚至對(duì)運(yùn)動(dòng)過程屬于流動(dòng)還是滑動(dòng)爭(zhēng)議也很大。滑坡的空間預(yù)測(cè)一直倍受各國學(xué)者重視，目前提出的預(yù)測(cè)方法主要有4種：?jiǎn)钨|(zhì)點(diǎn)法，統(tǒng)計(jì)法，塊體法和流體法。Heim（1932）雪橇模型是一種經(jīng)典的單質(zhì)點(diǎn)法，可估算滑坡質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)速度和距離，我國學(xué)者潘家錚（1980）、王思敬等（1982）也提出過類似的預(yù)測(cè)方法。統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)法建立在對(duì)高速遠(yuǎn)程滑坡宏觀參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析上，最為著名的例子是Scheidegger（1973）利用文獻(xiàn)獲取的33個(gè)典型滑坡數(shù)據(jù)，建立的滑體體積與等效摩擦系數(shù)關(guān)系，Innes（1983）通過類似的方法研究了滑坡體積與堆積面積的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，國內(nèi)學(xué)者李保雄等（1998）、王念秦等（2003），也均提出過滑距計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式。塊體法以離散元（DEM）和非連續(xù)變形分析（DDA）等離散介質(zhì)的平衡和運(yùn)動(dòng)方程為基礎(chǔ)。流體預(yù)測(cè)法則是以流體運(yùn)動(dòng)方程和連續(xù)介質(zhì)方程為基礎(chǔ)，典型流體預(yù)測(cè)法如Sassa的運(yùn)動(dòng)模型和Hungr（1995）的DAN（Dynamic Analysis）模型，適用于流動(dòng)性滑坡和泥石流的預(yù)測(cè)。單質(zhì)點(diǎn)法和統(tǒng)計(jì)法都是把滑坡概化為單一對(duì)象，預(yù)測(cè)最遠(yuǎn)滑動(dòng)距離，塊體法適合巖體滑坡的分析。本文研究的大堡子黃土滑坡為黃土介質(zhì)，更接近流動(dòng)性滑坡，因此采用基于流體預(yù)測(cè)法的Sassa運(yùn)動(dòng)模型對(duì)該滑坡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)模擬研究。通過已發(fā)生滑坡的模擬分析，進(jìn)行模型適用性和參數(shù)取值的探討，可為潛在滑坡的預(yù)測(cè)提供參考。

1 滑坡運(yùn)動(dòng)模擬模型

根據(jù)流體運(yùn)動(dòng)方程和連續(xù)性方程，Sassa（1988）提出了一個(gè)流動(dòng)性滑坡運(yùn)動(dòng)模擬的模型，該模型可在歐拉坐標(biāo)系下，以固定網(wǎng)格點(diǎn)高程為未知量，進(jìn)行時(shí)間有限差分，求得高程隨時(shí)間的變化，可對(duì)滑坡體運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行準(zhǔn)三維模擬。

Sassa認(rèn)為，高速遠(yuǎn)程滑坡發(fā)生的機(jī)理主要是由滑面上的孔隙水壓力突然升高引起，飽和滑帶土在上覆滑體快速剪切作用下發(fā)生液化，滑面液化使滑帶土僅能發(fā)揮較低的抗剪強(qiáng)度，從而有利于高速遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)。他和Okada et al.（2000）進(jìn)行了一系列不排水三軸和環(huán)剪試驗(yàn)，證實(shí)了液化的現(xiàn)象。為了考慮液化對(duì)滑動(dòng)面強(qiáng)度的影響，Sassa在其模型中引入了視摩擦角φa，計(jì)算公式如式（1）。式（1）中φ′為有效摩擦角，可根據(jù)滑動(dòng)面上的有效摩擦角和孔隙水壓力值計(jì)算視摩擦角。

式中，σ為總應(yīng)力；u為孔隙水壓力；φ′為有效殘余內(nèi)摩擦角。

Okada通過環(huán)剪實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，液化的滑帶土存在一個(gè)穩(wěn)態(tài)剪切強(qiáng)度τss，即當(dāng)滑坡位移足夠大時(shí)，滑面上的強(qiáng)度會(huì)降低至一個(gè)穩(wěn)定值，該值只與滑帶土的初始孔隙比e0有關(guān)，而與剪切速率、有效正應(yīng)力等均無關(guān)。τss值限定了滑帶土強(qiáng)度的下限。視摩擦角φa和穩(wěn)態(tài)剪切強(qiáng)度τss都是在滑帶土飽和前提下提出的，而高速遠(yuǎn)程滑坡部分滑帶土也有非飽和的情況。為此，Wang et al.（2002）引入孔隙水壓力累積系數(shù)Bss來反映滑帶土含水條件和排水情況，并將其引入視摩擦角的計(jì)算。據(jù)此可將滑帶土分為3類，對(duì)不同類土相應(yīng)選取不同Bss值（表1）?；鎻?qiáng)度和含水率的關(guān)系如式（2），結(jié)合圖1可見，Bss是一個(gè)插值系數(shù)，Bss取1，滑面強(qiáng)度降至最低，即τss；Bss取0，滑面強(qiáng)度取最大值，即有效摩擦強(qiáng)度；當(dāng)滑面含水量自飽和到完全干燥之間時(shí)，滑面強(qiáng)度在穩(wěn)定剪切強(qiáng)度和殘余有效強(qiáng)度之間插值，含水率越高，強(qiáng)度越低。在此基礎(chǔ)上，視摩擦角計(jì)算如式（4）。

表1 Bss取值范圍（Wang et al.，2002）Table 1 The range of Bss（Wang et al.，2002）

式中，h為滑體厚度；γ為滑體容重。

圖1 滑坡運(yùn)動(dòng)過程中視摩擦角變化模型（Wang et al.，2010）Fig.1 Model for apparent friction coefficient changing during landslidemotion（Wang et al.，2010）

按式（4）計(jì)算視摩擦角時(shí)存在一個(gè)臨界厚度hcr，其意義在于當(dāng)滑體厚度小于一定值時(shí)，按式（4）計(jì)算得到的視摩擦角值大于殘余有效內(nèi)摩擦角，會(huì)使得土體中出現(xiàn)吸力，而實(shí)際情況下幾乎不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，因此當(dāng)h小于hcr時(shí)，令視摩擦角等于有效殘余內(nèi)摩擦角。

引入視摩擦角修正模型后，該方法模擬需要提供的基本數(shù)據(jù)有滑前地形高程、滑面高程，土體物理力學(xué)參數(shù)，計(jì)算過程中可動(dòng)態(tài)輸出每個(gè)時(shí)步滑坡堆積形態(tài)和土體經(jīng)過各個(gè)網(wǎng)格速度。

2 大堡子滑坡概況

本文研究的大堡子滑坡位于陜西省咸陽市涇陽縣涇河南岸黃土塬的北緣。在全新世前的河流側(cè)蝕作用下，沿塬邊形成了長約28km的高陡邊坡帶。近年來，該地區(qū)發(fā)生了多起黃土滑坡，據(jù)統(tǒng)計(jì)（Li et al.，2012），已發(fā)生滑坡滑體總方量超過1000× 104m3，其中單次方量超過30000m3的滑坡多達(dá)30余個(gè)，累計(jì)造成30人死亡，240間房屋倒塌，3500畝耕地毀壞的嚴(yán)重?fù)p失。

在涇陽南塬發(fā)生的滑坡當(dāng)中，高速遠(yuǎn)程黃土滑坡占有較高比例，危害也尤為嚴(yán)重，其中僅1984年發(fā)生的蔣劉滑坡就造成20人死亡，20人受傷（單修政等，1985）。大堡子滑坡發(fā)生于2012年4月10日，是該區(qū)域近期一個(gè)典型的高速遠(yuǎn)程黃土滑坡，滑坡全貌圖（圖2）。

圖2可以看出，滑坡圈椅狀后壁出露完整，堆積體從坡腳至前緣逐漸變薄，在一級(jí)階地上呈不規(guī)則扇狀展布，部分滑體沖出階地堆積到?jīng)芎勇?。該地區(qū)具有高陡的邊坡和平坦開闊的一級(jí)階地，為高速遠(yuǎn)程滑坡發(fā)育提供了較好的地形條件。

利用RTK（Real-time kinematic）儀實(shí)測(cè)滑坡地形，測(cè)得滑坡最大水平滑距275m，等效摩擦系數(shù)H／L＝0.26，橫向最大寬度150m，滑體覆蓋厚度在3～20m之間，體積約20.6×104m3，為中型黃土滑坡。

滑坡地質(zhì)剖面（圖3）。剖面圖顯示，滑坡發(fā)生前的黃土邊坡高度為72m，坡角約60°。邊坡上出露Q3-Q1（L1-L9）黃土，為一純黃土滑坡；坡腳至涇河河床之間為一級(jí)階地，寬約300m，地形平坦。一級(jí)階地上部覆蓋0.8m厚的Q4黃土狀土，其下為約3m厚的Q4砂礫石層（已被完全侵蝕），基底為Q1黃土?；鲁跏计屏衙姘l(fā)育在黃土中，黃土滑到一級(jí)階地后，將階地上的黃土狀土和砂礫石卷入滑體，并水平運(yùn)移很遠(yuǎn)的距離，自坡腳到堆積體前緣，跨度達(dá)200m。在滑坡前緣探槽揭露的縱斷面上，可以看到砂礫石層逆沖的現(xiàn)象（圖4）。

3 模擬參數(shù)的測(cè)試與選取

圖2 大堡子滑坡全貌圖Fig.2 The landscape of Dabaozi landslide

圖3 大堡子滑坡剖面圖Fig.3 The profile of Dabaozi landslide

根據(jù)上述地質(zhì)情況，在土體強(qiáng)度參數(shù)選取上，考慮到滑動(dòng)前后緣裂縫已貫通Q3黃土，其強(qiáng)度喪失，可以不考慮，且滑面主要在Q2黃土中，因此僅考慮Q2黃土的強(qiáng)度；對(duì)階地部分，取砂礫石的參數(shù)。利用LS-RAPID模擬需要給定以下參數(shù)：滑體重度γ，Q2黃土和砂礫石殘余有效抗剪強(qiáng)度φ′，滑帶土孔隙水壓力累積系數(shù)Bss以及穩(wěn)態(tài)剪切強(qiáng)度τss?；w重度通過室內(nèi)試驗(yàn)取厚度加權(quán)平均值，Q2黃土和砂礫石殘余有效抗剪強(qiáng)度φ′分別通過固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)和環(huán)剪試驗(yàn)獲取，滑帶土Bss值通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查并參考表1取值?；瑤力觭s需用完全不排水條件下的高速環(huán)剪試驗(yàn)確定，由于實(shí)驗(yàn)條件限制，本文采用反分析的方法并結(jié)合已有試驗(yàn)數(shù)據(jù)給出。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一級(jí)階地水位淺，地下水位接近地表，因此階地砂礫石為飽和狀態(tài)。在滑坡快速運(yùn)動(dòng)過程中，其排水條件也較差，根據(jù)表1取砂礫石Bss＝0.95；黃土含水率為17.5％，飽和度為63.2％，排水條件較差，取Bss＝0.60。

圖4 滑坡堆積體前緣砂礫石逆沖的現(xiàn)象Fig.4 Over-thrust of sand gravel in the front of landslide

圖5 天然Q2黃土應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.5 Stress strain curve of natural Q2loess

通過固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)數(shù)據(jù)，作Q2黃土應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系曲線（圖5）。Q2黃土應(yīng)力－應(yīng)變曲線顯示土體破壞后產(chǎn)生較大應(yīng)力降，當(dāng)圍壓為100kPa時(shí)，土體破壞時(shí)應(yīng)力降為293kPa；當(dāng)圍壓為200kPa時(shí)，應(yīng)力降為533kPa；當(dāng)圍壓為300kPa時(shí)，應(yīng)力降為417kPa；當(dāng)圍壓為400kPa時(shí)，應(yīng)力降為471kPa。這說明黃土具有較高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，一旦滑坡破壞并啟動(dòng)，強(qiáng)度迅速下降，滑體可在短時(shí)間內(nèi)加速并高速下滑。根據(jù)應(yīng)力－應(yīng)變曲線，作Q2黃土強(qiáng)度包線（圖6），求得Q2黃土殘余有效摩擦角φ′＝25°，殘余黏聚力c′＝39kPa。

圖6 天然Q2黃土應(yīng)力路徑及破壞線Fig.6 Strength envelope and stress paths of natural Q2loess

在固結(jié)排水條件下，通過環(huán)剪試驗(yàn)得砂礫石應(yīng)力－應(yīng)變曲線和強(qiáng)度線（圖7、圖8）。根據(jù)強(qiáng)度線，得砂礫石殘余有效摩擦角φ′＝29°，殘余有效黏聚力c′＝5kPa。試驗(yàn)設(shè)備采用美國GTCS公司生產(chǎn)的SRS-150環(huán)剪試驗(yàn)儀。

圖7 砂礫石環(huán)剪應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.7 Stress strain curve of sand gravel

τss初步取值參考Wang et al.（2002，2010），汪發(fā)武（2005）對(duì)不同滑帶土試驗(yàn)的結(jié)果（表2）。從表2數(shù)據(jù)可知，τss取值范圍較小，一般位于5kPa至25kPa之間，且細(xì)粒較多的黏土比粗粒碎屑土取值低。根據(jù)Okada et al.（2004）的研究，滑帶細(xì)顆粒會(huì)降低孔隙水壓力消散而導(dǎo)致更高的孔隙水壓力。黃土顆粒較細(xì)，在剪切過程中孔隙水壓力容易發(fā)生累積，故取一較小值5kPa，砂礫石中粗粒成分較多，初步取一較高值20kPa。按上述取值進(jìn)行試算，得模擬最終地形（圖11e）。模擬結(jié)果與圖11f實(shí)測(cè)堆積地形進(jìn)行比較，兩者范圍與形態(tài)總體吻合較好，但后緣處實(shí)測(cè)厚度較大。模擬模型基于流體力學(xué)，而實(shí)際黃土滑坡后部的非液化部分接近塊體，但模擬仍能反映滑坡的堆積范圍與形態(tài)。根據(jù)以上分析，模擬輸入?yún)?shù)取值（表3）。

圖8 砂礫石環(huán)剪應(yīng)力路徑及破壞線Fig.8 Effective strength envelope and stress path of sand gravel

表2 同類滑坡τss取值Table 2 τssof similar landslide

表3 滑坡模擬參數(shù)Table 3 Parameters for landslide simulation

4 滑坡運(yùn)動(dòng)過程分析

采用上文試驗(yàn)與反分析數(shù)據(jù)進(jìn)行滑坡運(yùn)動(dòng)模擬，模擬中考慮黃土部分滑體對(duì)階地砂礫石的推擠作用，將階地地面以下2m也作為潛在滑動(dòng)物質(zhì)。

在實(shí)測(cè)地形數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，結(jié)合滑坡兩側(cè)未滑邊坡地形，可以近似復(fù)原滑坡滑前地形，滑前地形用于滑坡模擬輸入。利用表3數(shù)據(jù)及網(wǎng)格化后的原地形高程與滑面高程數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬。網(wǎng)格密度為5m× 5m，滑動(dòng)方向網(wǎng)格數(shù)為100，走向方向網(wǎng)格數(shù)為88，水平坐標(biāo)及滑前地形（圖9）。

為研究滑坡運(yùn)動(dòng)特征，根據(jù)模擬數(shù)據(jù)，繪制滑體平均速度變化圖（圖10）?；w平均速度是整個(gè)滑坡體運(yùn)動(dòng)速度的綜合反映，相比于局部最大速度更能體現(xiàn)滑坡整體運(yùn)動(dòng)水平。從圖10反映的平均速度分布特征看，以滑體最大平均速度vmax＝9.58m·s－1所在時(shí)間tmax＝5.7s為界，滑坡體運(yùn)動(dòng)過程可分為兩個(gè)階段：?jiǎn)?dòng)加速階段（0～5.7s）和運(yùn)動(dòng)減速階段（5.7～24.5s），加速階段平均加速度為1.68m·s－2，減速階段平均加速度為－0.51m·s－2，加速過程比減速快3倍左右?？梢妴?dòng)前期重力作用下黃土結(jié)構(gòu)性強(qiáng)度破壞釋放的能量足以使滑坡產(chǎn)生最大平均速度9.58m·s－1的高速運(yùn)動(dòng)，而砂礫石較低的滑面液化強(qiáng)度足以使滑坡產(chǎn)生275m的超遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)距離。

圖9 水平坐標(biāo)及滑前地形Fig.9 Horizontal coordinate and original topography of landslide

圖10 滑體平均速度變化圖Fig.10 Changing of average velocity with time

從滑坡運(yùn)動(dòng)過程中，選取t＝5.7s，9.9s，15.4s，19.4s等4個(gè)時(shí)間點(diǎn)的滑坡堆積形態(tài)進(jìn)行分析，這4個(gè)時(shí)間點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)于速度轉(zhuǎn)折點(diǎn)，中期點(diǎn)，初至漫灘點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)后期點(diǎn)，用以代表滑坡運(yùn)動(dòng)過程中不同時(shí)段的堆積特點(diǎn)。由圖11可知，在速度轉(zhuǎn)折點(diǎn)t＝5.7s時(shí)，滑體正好完全脫離滑坡后壁抵達(dá)階地，能夠利用的勢(shì)能已經(jīng)消耗完，因此進(jìn)入減速階段，此時(shí)滑體平均運(yùn)動(dòng)速度最大；在運(yùn)動(dòng)中期t＝9.9s，滑體進(jìn)入減速階段，但依然保持較高的速度，在階地上迅速向前波動(dòng)，滑體內(nèi)部形態(tài)高低起伏，整體運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)（面向滑坡看）具左旋特征；t＝15.4s時(shí)滑坡前緣抵達(dá)階地－漫灘分界，摧毀階地陡坎繼續(xù)向前運(yùn)移，平均速度降低到9.9m·s－1；t＝19.4s時(shí)滑坡已進(jìn)入運(yùn)動(dòng)后期，整體趨于穩(wěn)定，坡體較運(yùn)動(dòng)中平緩，滑坡前緣已經(jīng)沖出階地抵達(dá)漫灘，沖出范圍與實(shí)測(cè)接近，等高線外凸方向顯示堆積體有明顯左旋特點(diǎn)。

為進(jìn)一步揭示滑坡主運(yùn)動(dòng)方向（長軸方向）特點(diǎn)，從圖9中，選取與主運(yùn)動(dòng)方向一致的y＝46縱剖面分析速度與堆積體變化過程（圖12，圖13）。圖12顯示，當(dāng)滑坡體完全抵達(dá)階地后（t＝5.7s），大部分滑體加速到10m·s－1左右，速度分布起伏波動(dòng)較大，使動(dòng)能向前傳遞；滑坡體運(yùn)動(dòng)中期（t＝9.9s），速度分布波動(dòng)幅度更大，說明動(dòng)能在滑體間傳遞加快，滑體得以快速向前推進(jìn)；滑坡運(yùn)動(dòng)后期（t＝19.4s），大部分滑體已經(jīng)穩(wěn)定，僅前緣部分滑體仍向前波動(dòng)。從圖13反應(yīng)的堆積體變化來看，滑體在運(yùn)動(dòng)前期（t＝5.7s）形態(tài)呈前緣厚，后壁薄的波狀分布；滑坡運(yùn)動(dòng)中期（t＝9.9s）前后厚度相當(dāng)，滑體內(nèi)波動(dòng)幅度加大，反映能量傳遞加快；運(yùn)動(dòng)后期（t＝19.4s）滑體形態(tài)呈后厚前薄小幅波動(dòng)堆積狀，滑體趨于穩(wěn)定。

5 結(jié) 論

圖11 滑坡堆積過程圖（3m等高距）Fig.11 Deposition process of landslide（contour interval 3m）a.t＝5.7s；b.t＝9.9s；c.t＝15.4s；d.t＝19.4s；e.模擬地形；f.實(shí)際地形

本文采用基于Sassa的運(yùn)動(dòng)模型，從野外調(diào)查測(cè)量，室內(nèi)試驗(yàn)，數(shù)值模擬3個(gè)方面對(duì)涇河南岸的大堡子滑坡進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)模擬研究，動(dòng)態(tài)反映了該滑坡運(yùn)動(dòng)的全過程。通過模擬分析，本文還進(jìn)行了模型實(shí)用性和參數(shù)取值的探討，可為潛在滑坡的預(yù)測(cè)提供參考。

三軸試驗(yàn)顯示，滑坡區(qū)Q2黃土發(fā)生破壞后產(chǎn)生較大應(yīng)力降，說明天然Q2黃土具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性，發(fā)生破壞后，釋放的能量導(dǎo)致滑坡高速下滑。然后，平坦開闊的階地地形以及階地飽和砂礫石層導(dǎo)致的滑面液化使滑坡產(chǎn)生遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)模擬結(jié)果，大堡子滑坡運(yùn)動(dòng)過程可分為兩個(gè)階段：?jiǎn)?dòng)加速階段和運(yùn)動(dòng)減速階段；滑坡運(yùn)動(dòng)前期滑體各部分速度相當(dāng)，為整體加速，運(yùn)動(dòng)中期速度波動(dòng)大，反映滑體內(nèi)部相互作用強(qiáng)烈，后期滑體中后部先穩(wěn)定；堆積體在運(yùn)動(dòng)過程中逐漸由前厚后薄變?yōu)榍氨『蠛?，在運(yùn)動(dòng)過程中始終呈波浪起伏狀，運(yùn)動(dòng)中期尤為明顯，堆積體形態(tài)整體具左旋特點(diǎn)，模擬的最終堆積范圍與實(shí)測(cè)接近。

圖13 y＝46剖面滑體厚度分布圖Fig.13 Slidingmass distribution of profile y＝46

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SIMULATION OF PROPAGATION PROCESS FOR THE DABAOZI RAPID LONG RUN-OUT LOESS LANDSLIDE IN THE SOUTH BANK OF THE JINGHE RIVER，SHAANXIPROVINCE

SHENWei①ZHAIZhanghui①LITonglu①ZHAO Quanli①WANG Fawu②
（①School of Geological Engineering and Surveying，Chang′an University，Xi′an 710054）
（②School of Geosciences，Interdisciplinary Faculty of Science and Engineering，Shimane University，Shimane，Japan 690－8504）

Rapid long run-out landslide usually moves in high speed and travels for a long distance，therefore it trends to cause catastrophic effects on its overlong travelling path.In the study area of the Jingyang south loess tableland in this paper，this kind of landslide occurred frequently in last few decades and resulted in serious disasters.Since the destructive properties of this kind of landslide，to study itsmoving process and mechanism is necessary and of great significance for both study and construction purpose.Spatial prediction is a sort of effective methods to prevent landslide hazards.To make spatial prediction for rapid long run-out landslides accurately，making back analysis of the previous events is indispensable.For above reasons，this article choose a typical rapid long run-out loess landslide named“Dabaozi”in the south bank of Jinghe river，Shanxi，as study target to simulate itsmoving process and analyze itsmoving mechanism.Detailed field surveying was conducted，which reveals the landslide'smatter source ismainlymade up of loess stratum from L1to L9in the slope and sand gravel in terrace infrontof the slope.Sand gravel layerwas apparently entrained by the original loess landslidemasswhich is shown by the over-thrust of sand gravel in the front of the landslide，so itwas regarded as potential landslidemass in order to take entrainment into account in building the Digital Elevation Model（DEM）of the landslide and simulation.In addition，2groups of undisturbed loess and sand gravel samples were taken from the landslide area to conduct consolidated undrained（CU）triaxial tests and ring shear tests and some common indoor tests to get the physical and mechanical parameters needed in the simulation.On this basis，we utilized a software LS-RAPID which is developed from Sassa's geotechnical model to study the kinematic behaviors of this landslide.As a results，the moving speed，travelling path，thick of depositionmass and some other important kinematic indexes of the landslide were obtained.The simulation results show that themax average velocity of the landslide is about 9.56m·s－1when it has moved 5.7s，and the whole moving process lasts about 24.5 seconds，and the topography obtained by simulation shows good accordance with fact in respect of the travelling distance and depositional forms.Themoving process can be divided into two stage according to the transformation of motion state based on average velocity obtained from simulation，one is the starting accelerated stage（0s-5s）which has an acceleration of 1.68m·s－2，the other one is themoving decelerated stagewhich has an acceleration of-0.51m·s－2，and the topography of simulation shows that the transformation occurswhen thewhole landslidemass just reaches the terrace in front of the slope.By summarizing，we find that the initial steep topography condition in the study area and Q2loess's high constructive strength play pivotal roles inmaking the landslidemoves fast，and the landslide surface liquefaction occurred in the horizon terrace whichmainlymakes up of saturated sand-gravel contributes to a long travel distance，and this article can provide beneficial reference to the later study of loess rapid long run-out landslide.

Rapid long run-out landslide，Spatial prediction，Back analysis，Geotechnicalmodel

10.13544／j.cnki.jeg.2016.06.034

P642.22

：A

2015－10－23；

2016－01－04.

國家自然科學(xué)

（40772181，41372329），國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）項(xiàng)目（2014CB744701）資助.

沈偉（1993－），男，碩士生，主要從事滑坡動(dòng)力學(xué)方面研究.Email：947501107＠qq.com