摘要
高速远程滑坡碎屑流在运动过程中与坡体（或地面）会发生明显的铲刮效应，从而造成滑坡体积增大，进而导致其致灾范围扩大，对当地的生态环境造成极大的破坏，并给当地人民带来巨大的财产损失，产生严重的生命安全威胁，而高速远程滑坡碎屑流中尤以地震型滑坡碎屑流的铲刮效应的影响下致灾范围更广，故需要针对这类型的灾害进行详细的研究，从而为防灾减灾的工作提供理论支撑。 本文围绕地震型滑坡碎屑流这一主题，以“5.12”文家沟滑坡碎屑流的工程实例为研究对象，设计了地震型滑坡碎屑流的室内物理模型实验和数值模拟试验，针对不同地震加速度、不同滑体级配和不同基底层材料属性对地震型滑坡碎屑流铲刮效应的影响结果和作用机制进行了探讨分析，定量化的描述了地震加速度、滑体级配和基底层材料三种因素对地震型滑坡碎屑流的侵蚀过程和梨耕过程的影响规律，并基于能量平衡，分析地震型滑坡碎屑流铲刮过程中的能量演变规律和碎屑流铲刮过程中的能量传递规律。通过研究碎屑流铲刮过程冲击力的时程变化和冲击力时效的变化，探讨地震加速度、滑体级配和基底层材料对其冲击力演变的影响规律，从力学的角度解释碎屑流的铲刮效应，而后基于冲击力学理论，建立了地震型滑坡碎屑流的滑体与基底层之间的瞬时铲刮力学模型。通过上述系列研究以期可为地震型碎屑流铲刮效应的灾害防治提供一定的理论指导。主要研究结论为： （1）滑体与基底层发生铲刮效应的过程主要表现为侵蚀作用和梨耕作用，特征值主要为侵蚀深度h1、梨耕高度h2、侵蚀长度L1和梨耕长度L2，根据对地震型滑坡碎屑流定量化研究发现：地震加速度的影响效果最大，滑体级配次之，基底层材料影响最小。 （2）总结出了地震型滑坡碎屑流的铲刮过程主要分为：地震扰动、高位剪出、坡道加速、冲击侵蚀、剪切推覆、碎屑堆积这六个阶段。 （3）基于能量的转换的方式探讨滑坡碎屑流在地震作用下铲刮作用的转化机制，分析各因素下颗粒的能量演变规律。结果表明：随着地震加速度的增大，滑体铲刮基底层的时间增加，总的能量转化效率增大；随着滑体中大颗粒含量的增加，滑体铲刮基底层的时间缩短，单位时间内能量转换效率增加；随着基底层材料表面能的增加，即基底层黏性的增强，滑体铲刮基底层的时间增加，总的能量转换效率降低，能量耗散增大。 （4）随着地震加速度的增大，其铲刮时效增大，峰值时刻的法向力和切向力均逐渐增加；随着滑体中大颗粒的含量的增加，其铲刮时效也是逐渐增加，峰值时刻的法向力和切向力也是逐渐增大；随着基底层材料表面能的增加，即基底层黏性的增强，其铲刮时效是逐渐增加的，但是峰值时刻的法向力逐渐增加，峰值时刻的切向力逐渐减小。 （5）根据力学的平衡原理，构建出了精确度较高的地震作用下滑体颗粒与基底层颗粒铲刮作用时瞬时铲刮力的峰值时刻下的瞬时铲刮力学模型。
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