川臺學者聯(lián)手詮釋高速遠程滑坡“體積效應”

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、教授程謙恭與臺灣中央大學教授董家鈞近日在國際著名地學類自然指數(shù)期刊JGR-SolidEarth上發(fā)表學術論文，實現(xiàn)了對高速遠程滑坡“體積效應”這一長期懸而未決的科學問題的半定量研究，揭示了滑坡“體積效應”產(chǎn)生的內(nèi)在動力學機理。

據(jù)了解，高速遠程滑坡是一種具有極端破壞力的地質(zhì)災害現(xiàn)象，它不僅體積可以達到幾十億方、上百億方以上，速度最高可以達到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高速遠程滑坡事件發(fā)生后，27歲的奧地利地質(zhì)學家Heim在現(xiàn)場調(diào)查時，發(fā)現(xiàn)高速遠程滑坡具有明顯的“體積效應”現(xiàn)象，即滑坡體積越大，運動速度越快，運動距離越遠，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，其相應等效摩擦系數(shù)呈衰減趨勢？這一現(xiàn)象百余年來一直困惑著國際滑坡動力學領域的學者，揭示其內(nèi)在動力學機理，一直是相關研究領域科學家孜孜追求的研究目標。

西南交大博士后王玉峰、教授程謙恭與臺灣中央大學教授董家鈞基于“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(正應力)作用下的行為來分析其體積效應”這一前提，借助臺灣中央大學所購置的國際先進的旋轉(zhuǎn)剪切實驗儀，對采自于西藏易貢滑坡堆積體底部相的試樣，設計并進行了一系列旋轉(zhuǎn)剪切實驗，最終揭示了滑坡“體積效應”產(chǎn)生的內(nèi)在動力學機理。

根據(jù)他們的研究成果，高速遠程滑坡動態(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與底部相滲透性隨正應力而降低的共同作用，是導致高速遠程滑坡呈現(xiàn)“體積效應”的重要原因。

王玉峰表示，目前他們對“體積效應”的研究成果還停留在定性研究和半定量分析階段，后續(xù)計劃通過設備改進，對“體積效應”開展定量化研究，從而定量化揭示高速遠程滑坡的動力學機理。