鸡尾山大型高速滑坡近程飞行数值分析.pdf

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1、第43卷第2期人民长江Vo1．43．No．22012年1月YangtzeRiverJan．，2012文章编号：1001～4179(2012)02—0062—04鸡尾山大型高速滑坡近程飞行数值分析王灵敏，刘志刚，耿协威，董青青(中国地质大学(武汉)工程学院，湖北武汉430074)摘要：为了研究鸡尾山大型高速滑坡的运动规律，提供确定滑坡灾害预警范围的科学依据，应用matlab软件，基于空气动力学理论对滑坡近程飞行阶段初始速度及飞行时间进行了反演分析，并得到近程飞行阶段的运动方程及其运动特征。为类似高速远程滑坡运动特征的研究及灾害预警范围的确定提供科学依据，对山地滑坡带防灾减灾具有重要意义。

2、关键词：高速滑坡；碎屑流；空气动力学；运动特征；数值分析中图法分类号：P642．22文献标志码：A2009年6月5日，重庆武隆鸡尾山山体发生大规W／185。／75。与岩层走向近于平行，延伸l0—20m，但模的崩滑，约500万m的山体滑离鸡尾山，越过深约其走向在崩滑体中前部发生明显转折；另外一组与岩50m，宽约200m的铁匠沟冲向对面山体，发生碰撞破层走向近于垂直，产状为N13。W／77。80。。从现场碎，极短的时间内在铁匠沟内形成纵向长度2．2km的调查来看，在滑源区西侧即南侧滑面上均残存浅黄色堆积区。掩埋一处矿井，造成74人死亡，8人受伤的次生泥土。可见两组优势节理远在滑坡发生之前早

3、已重大灾难。张开，并已严重风化和溶蚀。两组陡倾节理和栖霞组本文根据现场调查资料及数据，采用matlab软中的软弱夹层将鸡尾山山体切割成由“四边形”与“三件，应用空气动力学知识对滑坡剪出口的初始速度及角形”组成的菱形块体(图1)。运动方程进行反演，为高速远程滑坡运动规律的研究及防灾减灾提供参考。1滑源区地质概况鸡尾山山体呈SN向展布，东侧为50～150m的陡崖。陡崖东侧下方为深约50m，宽约200m的铁匠沟。滑源区山体具有上、下层岩体坚硬，中部岩体相对较软弱的类似夹心饼干的二元结构特征，出露岩层由上到下分别为二叠系下统茅口组灰岩、二叠系下统栖图1玛尾山滑源区概化地层形式(单位：m)霞组含

4、沥青质灰岩以及二叠系梁山组黏土岩。其中在在鸡尾山滑坡发生前数天，滑源区前缘的中上部鸡尾山茅口组灰岩中可见一巨大溶洞发育；栖霞组灰曾出现明显的局部垮塌现象，其中有两次垮塌体积分岩中含有碳质和沥青质页岩，滑坡体顺沿该软弱夹层别为1000，3000m，垮塌部位逐渐从滑源区前缘中滑动形成底滑面；梁山组灰岩中含有赤铁矿，被掩埋的上部转移到前缘的中下部岩体。据此认为鸡尾山滑坡共和铁矿位于该岩层中部。的发生首先是滑坡前缘山体的局部垮塌，然后是后面滑源区岩层产状为N75。E／347。／21。，滑源区分块体的高位崩滑，即：被优势结构面和软弱夹层所切割布有两组近垂直的大型陡倾节理，一组产状为N85。出来的

5、菱形块体中前缘部位三角形状的关键块体先发收稿日期：2011一l1—16作者简介：王灵敏，女，硕士研究生，主要从事滑坡稳定性研究。E—mail：wanglingmin1987O4l8@126．com第2期王灵敏，等：鸡尾山大型高速滑坡近程飞行数值分析63生崩塌，后面的四边形块体再沿着滑动面发生高位崩飞行运动过程中的微分方程：滑，在剪出口处飞离鸡尾山山体，越过铁匠沟飞向铁匠F=G1G()ps[dx)+()]沟东侧山体，并与之发生碰撞破碎，进而转向并转化为碎屑流顺沿铁匠沟向前运动。F=Ic)pS[()+‘dy2本文计算所采用的物理参数值采用参考文献[1]FLsi”一FRcos：md'x(1)

6、中所给出的鸡尾山岩块及滑动面物理参数的建议值(表1)。表1鸡尾山山体岩体物理力学参数mg—FLcos一FRSindytanq,式中，c、C为的函数。G=S面／h，为地面效应对升力的无量纲修正系数。2滑坡体近程飞行阶段运动特征研究2．1滑坡体空气动力学分析高速滑坡体在离开剪出口后，无论其内部结构和状态如何，它总可被视为空气中飞行的整体。滑坡体如同机翼一般，将受到机翼效应作用。滑坡体在整体上可被当作某种翼型的机翼，其纵向长度相当于翼弦，横向宽度相当于翼展，在飞行过程中，翼型物体图2高速滑体受力分析表面上将分布压强和剪切应力，这些分布的空气动力根据胡厚田，刘涌江等人在文献[4]中风洞实验向量

7、和，就是物体的总空气动力F。将F分解为垂直的研究结果，在不考虑地面效应的情况下升力系数c于和平行于机翼运动方向的两个分力，分别称为升力和阻力系数c可看作迎角Ol的函数(图3，4)。和阻力。由于F的作用点与翼型物体的重心不重合，将产生空气动力矩。根据文献[6]的研究表明其量值较小可忽略不计，在本文的研究中同样对空气动力矩忽略不计。根据空气动力学理论，飞行的翼型物体在距离地面不足一个翼展的宽度时，翼型物体周围的空气流场将受到地面的影响从而使流场产生