謝湘平 王小軍 王瑩瑩 李亞倩 秦旭洋 徐 舒

(安陽(yáng)工學(xué)院，土木與建筑工程學(xué)院，安陽(yáng) 455000，中國(guó))

0 引 言

根據(jù)國(guó)內(nèi)外統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，滑坡是形成堰塞壩的主要原因(Costa et al.，1988；石振明等，2014；年廷凱等，2018)?；卵呷麎渭瓤梢远氯蠼蠛樱部梢远氯胀系?。地震往往誘發(fā)大量滑坡并形成大規(guī)模堵河型堰塞壩，如唐家山堰塞壩、紅石巖堰塞壩等(胡卸文等，2009；李守定等，2010；劉健康等，2016)。堵河堰塞壩在上游攔截河水形成大規(guī)模堰塞湖，穩(wěn)定性差，對(duì)周邊區(qū)域及下游群眾的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)極大的威脅。例如，唐家山堰塞壩形成后29d發(fā)生潰決，迫使下游20萬(wàn)人撤離(Shi et al.，2015)；金沙江白格堰塞壩3d內(nèi)潰決，影響下游500余公里，迫使2.5萬(wàn)人撤離(Fan et al.，2019)。而存在于山區(qū)溝道中的眾多中小型堵溝堰塞壩也可能帶來(lái)不良的災(zāi)害效應(yīng)。研究表明，在一定的來(lái)流條件下，溝道中的堰塞體會(huì)發(fā)生級(jí)聯(lián)潰決效應(yīng)，產(chǎn)生潰決型泥石流(Zhou et al.，2013)，形成滑坡-堰塞壩-潰決型泥石流災(zāi)害鏈，如2010年平武縣唐房溝泥石流(柳金峰等，2010)、2013年7月汶川七盤溝泥石流(覃浩坤等，2016)等。因此，對(duì)滑坡堰塞體的穩(wěn)定性進(jìn)行分析和評(píng)估對(duì)滑坡-堰塞壩-泥石流災(zāi)害鏈的識(shí)別和減災(zāi)工作具有重要的意義。

堰塞壩穩(wěn)定性的影響因素眾多(Costa et al.，1988; 劉懷湘等，2011；劉漢冬等，2013；單熠博等，2020)，其中：堰塞體的物質(zhì)組成分布特征與結(jié)構(gòu)特征為主要的內(nèi)在因素，決定了壩體的滲透性和力學(xué)特性，從而決定了堰塞壩的穩(wěn)定性及潰決模式(王兆印等，2010)。目前，關(guān)于滑坡碎屑流堆積特征主要通過(guò)調(diào)查統(tǒng)計(jì)、室內(nèi)模型試驗(yàn)及數(shù)值模擬等手段展開(kāi)研究。Casagli et al.(2003)通過(guò)對(duì)42個(gè)滑坡堰塞壩進(jìn)行調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)堰塞壩體組成材料的顆粒級(jí)配存在雙峰值的現(xiàn)象，中值粒徑D50不能作為顆粒級(jí)配的代表值。Chang et al.(2011)通過(guò)對(duì)東河口堰塞壩和紅石河堰塞壩的實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，堰塞壩體材料的顆粒級(jí)配、孔隙率、塑性指數(shù)等參數(shù)隨深度方向有明顯差異。雷先順等(2016)通過(guò)室內(nèi)模型試驗(yàn)，研究了無(wú)黏性土堆積體在無(wú)側(cè)限條件下沿斜面的滑動(dòng)和堆積運(yùn)動(dòng)過(guò)程，認(rèn)為坡體體積、顆粒粒徑、坡高、啟動(dòng)區(qū)坡度等因素對(duì)滑坡碎屑流的堆積范圍和形態(tài)均有影響。王畯才等(2017)通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)M了無(wú)黏性顆粒堆積于平坦無(wú)限制地面的情況，初步探討了坡體物源分布與堆積體分布之間的關(guān)聯(lián)性。彭雙麒等(2018，2019)通過(guò)圖像識(shí)別系統(tǒng)PCAS統(tǒng)計(jì)了普灑村崩塌碎屑流堆積物的表面物質(zhì)粒度分布特征。鄭光等(2019)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及模擬試驗(yàn)研究了滑坡碎屑流自由堆積體橫向和垂向上的物質(zhì)分布。趙高文等(2019)基于DEM研究了溝道斷面形態(tài)、滑坡速度、溝床坡度等對(duì)堰塞壩橫向、縱向幾何形態(tài)產(chǎn)生的影響。Zhou et al.(2019a，2019b)通過(guò)模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究了滑坡碎屑流的堆積形態(tài)與分布規(guī)律，分析了滑坡距離、方量對(duì)堆積體形態(tài)的影響。潘青等(2020)基于EDEM研究了流槽坡度、攔擋結(jié)構(gòu)角度以及顆粒級(jí)配對(duì)碎屑流運(yùn)動(dòng)過(guò)程及沖擊性能的影響。

上述研究表明，滑坡堆積體的物質(zhì)組成分布不均勻，形態(tài)結(jié)構(gòu)也受到多方面因素的影響。在自然界中，滑坡堰塞壩的形成往往具有突發(fā)性、難到達(dá)性，因此，很難及時(shí)直接獲知堰塞體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和物質(zhì)組成(王光謙等，2015)。如果能將源區(qū)失穩(wěn)坡體的特征與堰塞體的物質(zhì)組成分布特征和形態(tài)特征等堆積特征聯(lián)系起來(lái)，則可通過(guò)源區(qū)坡體特征來(lái)快速識(shí)別堰塞體堆積特征，為堰塞體穩(wěn)定性的快速評(píng)估和決策提供依據(jù)。因此，本文在已有研究成果基礎(chǔ)上，通過(guò)物理模型試驗(yàn)，重點(diǎn)探討不同坡體特征條件下滑坡的動(dòng)力過(guò)程及形成堰塞體條件下的堆積特征，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析坡體特征與堰塞體堆積特征之間的關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c裝置

根據(jù)黃潤(rùn)秋(2007)總結(jié)的20世紀(jì)我國(guó)典型滑坡，結(jié)合近年發(fā)生的典型滑坡如大光包滑坡、唐家山滑坡、金沙江白格滑坡等數(shù)據(jù)(黃潤(rùn)秋等，2008；李守定等，2010；馮文凱等，2019)，得出典型滑坡相關(guān)數(shù)據(jù)的范圍如表1所示。選取長(zhǎng)度比尺λL=1︰500，體積比尺λV=1.25×108，模型與原型相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)照見(jiàn)表1。據(jù)此，設(shè)計(jì)滑坡試驗(yàn)裝置，如圖1所示。

表1 試驗(yàn)參數(shù)取值依據(jù)(長(zhǎng)度比尺1︰500)Table 1 The basis of parameter values for model tests(length scaling 1：500))

考慮到裝置的安全及可操作性，坡體高度及滑體體積適當(dāng)減小。因原型數(shù)據(jù)均來(lái)自有詳細(xì)記載的超大型滑坡，自然界還存在更多規(guī)模相對(duì)較小的滑坡

該裝置分為啟動(dòng)段、滑動(dòng)段和堆積段3部分。啟動(dòng)段模擬滑源區(qū)，由滑坡后壁、兩側(cè)側(cè)壁和可旋轉(zhuǎn)的底板組成，滑坡后壁坡度50°，側(cè)壁高100cm，底板長(zhǎng)80cm，寬67cm，旋轉(zhuǎn)板坡度可調(diào)。旋轉(zhuǎn)板旋轉(zhuǎn)至設(shè)計(jì)角度后作為啟動(dòng)段滑面與滑動(dòng)段相連?；瑒?dòng)段為物料加速運(yùn)動(dòng)區(qū)，斜長(zhǎng)230cm、寬77cm、高30cm，坡度30°。堆積段設(shè)置為溝道，長(zhǎng)400cm，高30cm，寬26.5cm，目的是為了形成堰塞體。其中：遠(yuǎn)離滑動(dòng)段一側(cè)安裝透明玻璃板，并以5cm為間隔畫上刻度線，以便觀察縱剖面形態(tài)。分別在啟動(dòng)段、滑動(dòng)段和堆積段設(shè)置攝像機(jī)，拍攝坡體啟動(dòng)、運(yùn)動(dòng)和堆積過(guò)程。

1.2 試驗(yàn)方案與材料

本研究主要探討坡體物質(zhì)組成與分布特征對(duì)堰塞壩的形態(tài)特征與物質(zhì)組成分布特征的影響。坡體材料采用粗礫石(20～40mm)、中礫石(5～10mm)和細(xì)砂(0.1～0.5mm)3種不同粒徑的顆粒組成(圖2)，各物料休止角分別為45.6°、36.3°和34.9°。每種材料各20kg，將粗礫石進(jìn)行三等分，分別噴涂紅、綠、藍(lán)噴漆，待噴漆完全干透后使用，以便進(jìn)行示蹤分析。

坡體材料分布特征包括物料均勻混合和不同物料分層分布。其中：分層情況又根據(jù)巖土層層面與滑面的關(guān)系分為巖土層與滑面平行(簡(jiǎn)稱平行坡體)和巖土層與滑面斜交(簡(jiǎn)稱斜交坡體)兩種工況，如圖3所示。

同時(shí)，在分層情況下又進(jìn)一步探討了不同層序的影響，以1、2、3代表層位號(hào)，改變不同層位上物料的種類即可獲得巖土層不同的層序。為了實(shí)現(xiàn)上述兩種分層坡體模型的堆置，首先將旋轉(zhuǎn)板固定在水平位置，分別按圖4a、圖5a所示的方式堆置坡體模型，不同物料層面與旋轉(zhuǎn)板的夾角即為各物料的休止角，再通過(guò)旋轉(zhuǎn)板旋轉(zhuǎn)到固定坡度后形成平行與斜交特征的坡體。

不同坡體特征下示蹤粒子的放置也不同，平行坡體中示蹤粒子分為橫向分布與縱向分布(圖4b)；斜交坡體中示蹤粒子分布方式為橫向與垂向(圖5b)，不同坡體特征的試驗(yàn)工況如表2所示。

項(xiàng)目劃分工作要先進(jìn)行初步規(guī)劃方案，后進(jìn)行實(shí)施“細(xì)則”。開(kāi)工前根據(jù)初步設(shè)計(jì)的工程項(xiàng)目、設(shè)計(jì)方案、施工部署劃分單位工程和分部工程，開(kāi)工后結(jié)合各施工單位的施工部署、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、質(zhì)量考核、工種工序以及現(xiàn)場(chǎng)條件等再劃分單元工程。開(kāi)工前的劃分主要考慮施工質(zhì)量評(píng)定的宏觀控制因素，開(kāi)工后的劃分是考慮施工質(zhì)量評(píng)定的微觀控制因素，即具體工藝的實(shí)施。

表2 試驗(yàn)工況Table 2 Experimental conditions

1.3 試驗(yàn)操作過(guò)程與測(cè)量參數(shù)

(1)清理整個(gè)試驗(yàn)裝置。

(2)將旋轉(zhuǎn)板固定在水平位置，依據(jù)相應(yīng)的試驗(yàn)工況堆置坡體模型。

(3)開(kāi)啟攝像機(jī)進(jìn)入拍攝模式，解開(kāi)固定旋轉(zhuǎn)板的掛鉤，釋放旋轉(zhuǎn)板旋轉(zhuǎn)至固定位置；在振動(dòng)與重力作用下啟動(dòng)形成滑坡。

(4)記錄堆積體不同物料的堆積寬度，堆積體深度，三維激光掃描儀掃描堆積體的表觀特征。

(5)分區(qū)、分層取樣，并將相應(yīng)區(qū)域的物料進(jìn)行篩分、稱重。

其中：對(duì)堆積體的區(qū)域劃分如圖1c所示?？v向(沿主溝方向)劃分為滑動(dòng)段對(duì)應(yīng)寬度的主堆積區(qū)以及兩側(cè)外擴(kuò)的左外(LO)、右外(RO)區(qū)域，主堆積區(qū)又劃分為左(L)、中(M)、右(R)3個(gè)區(qū)域；在橫向上，將主堆積區(qū)劃分為斜坡區(qū)(S)、近坡區(qū)(A)和遠(yuǎn)坡區(qū)(B)；在垂向上，將主堆積區(qū)按厚度均分為上層(U)和下層(D)兩層。

2 滑坡堰塞體堆積特征

2.1 滑坡堰塞體形態(tài)特征

不同坡體條件下形成的滑坡堆積體均完全堵塞溝道，形成了完全堵溝堰塞體，但堰塞體的幾何形態(tài)存在一定差異。圖6a顯示了不同工況下滑坡堰塞體縱向?qū)挾?、橫向長(zhǎng)度、最大高度和水平投影面積的情況，物料均勻混合的坡體(下文簡(jiǎn)稱均勻坡體)形成的滑坡堰塞壩上述各參數(shù)均介于平行坡體和斜交坡體形成的堰塞壩之間。平行坡體和斜交坡體物料層序不同，形成的堰塞壩幾何參數(shù)也不同。平行坡體形成的堰塞壩縱向?qū)挾瓤傮w大于斜交坡體條件下的，不同工況下的縱向?qū)挾炔▌?dòng)較其他參數(shù)更大，橫向長(zhǎng)度和水平投影面積的分布規(guī)律基本保持一致，最大高度的變化幅度不大，但最大高度出現(xiàn)的位置有所不同，大部分情況下最大高度出現(xiàn)在滑體前緣，P-CMF、P-MCF、PMFC、I-CMF以及ICFM等工況下最大高度出現(xiàn)在滑體中部。

不同材料位于不同的坡體結(jié)構(gòu)及層序時(shí)，在堰塞壩中分布的寬度也不同，如圖6b所示。3種材料組成的坡體，平行坡體不同層序條件下堰塞壩中不同物料的分布寬度基本滿足中礫石>粗礫石>細(xì)砂的規(guī)律。斜交坡體材料的層序不同，其在堰塞壩中的分布范圍變化較大?？傮w而言，位于1號(hào)層位(臨空面一側(cè))的材料在堰塞壩中的分布寬度總是最大的，3號(hào)層位的材料在堰塞壩中的分布寬度總是最小的，即越靠近坡體臨空面的材料在滑坡堰塞壩中的分布寬度越大。分層坡體形成的滑坡堰塞壩最大寬度出現(xiàn)在I-FCM的中顆粒，其相對(duì)寬度達(dá)到2.52。

堰塞壩的縱坡面基本呈中間高兩側(cè)低的拋物線型，但橫剖面形態(tài)存在一定區(qū)別。根據(jù)各工況下堰塞體中部橫剖面的三維掃描圖，大至可將橫剖面形態(tài)分為3類：平坦型、傾斜型和起伏型(圖7)。所謂平坦型，指斷面任意最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的高差與兩點(diǎn)水平距離的比值小于0.3，傾斜型指橫斷面總體層一側(cè)高一側(cè)低的形態(tài)，兩端高差與水平距離的比值大于0.3，起伏型指有明顯的起伏，由局部?jī)A斜型和平坦型組合而成的形態(tài)。均勻坡體形成的堰塞壩橫剖面為平坦型，平行坡體形成的堰塞壩也多出現(xiàn)平坦型或傾斜型橫剖面，而斜交坡體則多呈傾斜型或起伏型。

2.2 滑坡堰塞體物質(zhì)組成分布特征

利用篩分?jǐn)?shù)據(jù)，計(jì)算得出各區(qū)域內(nèi)不同物質(zhì)所占百分比(Pma)，可以直觀得出各區(qū)域內(nèi)物質(zhì)的分布特征，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 滑坡堰塞體不同區(qū)域各物質(zhì)含量百分率Pma(%)Table 3 Percentage of different material in different areas of the landslide barrier dam

從表2可知，對(duì)于均勻坡體，其形成的堰塞體在縱向上表現(xiàn)為兩側(cè)外擴(kuò)區(qū)域內(nèi)粗礫石含量相對(duì)較大，而主堆積體各區(qū)域物質(zhì)分布相對(duì)均勻，占比相差不大；在橫向上的各區(qū)域內(nèi)不同物質(zhì)分布同樣較均勻，各物質(zhì)所占百分比均達(dá)30%以上；在垂向上，上下層各物質(zhì)含量區(qū)分明顯，上層細(xì)砂少于中礫石少于粗礫石，下層反之，也即前人總結(jié)的上粗下細(xì)的反粒序分布特征(Luzio et al.，2004; 許強(qiáng)等，2009；王玉峰等，2012；鄭光等，2019)。

平行坡體形成的堰塞體物質(zhì)組成分布在縱向和垂向上與均勻坡體基本類似(圖8a，圖8b)。在橫向上，總體而言B區(qū)內(nèi)細(xì)砂含量較粗中礫石的含量要少，特別是在P-CMF、P-MCF和P-FCM工況下，A區(qū)內(nèi)各物質(zhì)含量相差不大，S區(qū)中細(xì)砂含量則明顯高于粗、中礫石，也即在橫向上細(xì)砂主要分布在S區(qū)，而中、粗礫石在A區(qū)和B區(qū)的含量要大于S區(qū)。

進(jìn)一步根據(jù)示蹤粒子分布到各區(qū)域的情況，計(jì)算出不同顏色的示蹤粒子在各區(qū)域內(nèi)的量占該顏色示蹤粒子總量的百分率(Pms)，可以探討坡體物源滑動(dòng)后的去向，從而將堆積體中物質(zhì)分布特征與坡體物質(zhì)分布特征聯(lián)系起來(lái)。

從圖8可以直觀看出，沿坡體縱向分布的物質(zhì)滑動(dòng)后主要堆積在堰塞體相對(duì)應(yīng)的縱向區(qū)域。圖9a、圖9b和圖10a、圖10b表明，約70%～80%的示蹤粒子滑向堆積體相應(yīng)區(qū)域，10%～30%滑往相鄰兩側(cè)區(qū)域，無(wú)跨區(qū)域分布現(xiàn)象，也即堆積體外擴(kuò)區(qū)域內(nèi)沒(méi)有來(lái)自坡體中部的綠色示蹤粒子，堆積體右側(cè)區(qū)域(R區(qū))沒(méi)有來(lái)自坡體左側(cè)的藍(lán)色示蹤離子，反之亦然。沿坡體橫向分布的示蹤粒子滑動(dòng)后堆積在堰塞體橫向上相應(yīng)區(qū)域，這與斜交坡體在橫向上保持原有層序是一個(gè)道理(圖8b)。坡體中垂向分布的不同顏色示蹤粒子在堰塞體垂向上隨機(jī)出現(xiàn)(圖8d)，且與粗礫石在坡體中的層位有關(guān)。當(dāng)粗礫石位于1號(hào)層位時(shí)，不同顏色的示蹤粒子滑動(dòng)后均表現(xiàn)為下層分布含量大于上層，位于坡體上部的紅色示蹤粒子60%左右堆積于堰塞體下層(圖10c)；當(dāng)粗礫石位于3號(hào)層位時(shí)，各示蹤粒子滑向上層的含量均明顯大于下層，位于坡體底部的藍(lán)色示蹤粒子60%以上堆積在堰塞體上層(圖10d)，這說(shuō)明同種物質(zhì)在運(yùn)動(dòng)堆積過(guò)程中存在垂向上的交換。

值得說(shuō)明的是上述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)受到取樣時(shí)人為操作的誤差及對(duì)物料擾動(dòng)的影響，特別是在垂向上的分布規(guī)律。由于取樣時(shí)上層的細(xì)顆粒會(huì)往下層滲漏，導(dǎo)致下層細(xì)顆粒含量增大，因此，垂向上的分布規(guī)律還需進(jìn)一步結(jié)合滑坡堆積動(dòng)力過(guò)程及對(duì)物料的分選機(jī)制來(lái)進(jìn)一步分析。

3 滑坡堰塞體形成動(dòng)力過(guò)程

3.1 運(yùn)動(dòng)過(guò)程

本實(shí)驗(yàn)?zāi)M的滑坡堰塞體形成過(guò)程可分為3個(gè)階段：

(1)旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)階段：指旋轉(zhuǎn)板由水平狀態(tài)旋轉(zhuǎn)至固定角度并導(dǎo)致物料啟動(dòng)的過(guò)程。從視頻資料顯示，該階段又可根據(jù)物料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)細(xì)分為旋轉(zhuǎn)階段和啟動(dòng)階段。前者指旋轉(zhuǎn)板由水平旋轉(zhuǎn)至設(shè)計(jì)角度的過(guò)程，后者指旋轉(zhuǎn)板定位后物料啟動(dòng)并滑動(dòng)至旋轉(zhuǎn)板與滑動(dòng)段接觸處的過(guò)程。

(2)運(yùn)動(dòng)階段：即滑體龍頭開(kāi)始在滑動(dòng)段運(yùn)動(dòng)至到達(dá)堆積區(qū)的過(guò)程。

(3)堆積階段：滑體龍頭到達(dá)堆積區(qū)直至所有物料全部堆積的過(guò)程。又可分為主堆積階段和兩側(cè)壁少量細(xì)砂堆積形成馬鞍形尾部的過(guò)程。

不同坡體特征條件下滑坡運(yùn)動(dòng)堆積過(guò)程的特征具體見(jiàn)表4所述。坡體特征不同，其啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)特征有一定的差異。均勻坡體和平行坡體呈現(xiàn)整體失穩(wěn)啟動(dòng)，在坡體中部會(huì)形成輕微剪切裂縫；斜交坡體則以不同物料的層面為啟動(dòng)滑動(dòng)面，呈現(xiàn)分層啟動(dòng)模式。

表4 不同坡體特征條件下滑坡碎屑流堆積體形成動(dòng)力過(guò)程Table 4 Dynamic processes of landslide debris avalanche under different slope conditions

3.2 機(jī)理分析

表5顯示了不同坡體特征下滑動(dòng)堆積各階段的歷時(shí)，平行坡體運(yùn)動(dòng)階段歷時(shí)最長(zhǎng)和最短的分別P-FMC和P-CMF，斜交坡體為I-CMF和I-FCM，均勻坡體的運(yùn)動(dòng)階段歷時(shí)介于平行坡體和斜交坡體不同工況之間。根據(jù)表4分析的各階段特點(diǎn)，對(duì)于平行坡體和斜交坡體，運(yùn)動(dòng)階段歷時(shí)分別取決于3號(hào)層位和1號(hào)層位的物料，其顆粒粒徑越粗，運(yùn)動(dòng)速度越大，運(yùn)動(dòng)歷時(shí)越短。均勻坡體的物料為粗細(xì)混合體，其運(yùn)動(dòng)速度自然小于純粗顆粒。這也解釋了平行坡體中當(dāng)?shù)讓游锪舷嗤瑫r(shí)，細(xì)砂位于中間層時(shí)的運(yùn)動(dòng)階段歷時(shí)整體大于其位于頂層時(shí)(如P-FMC

表5 不同實(shí)驗(yàn)工況下滑坡碎屑流動(dòng)力過(guò)程各階段時(shí)長(zhǎng)Table 5 Duration of every dynamic process of landslide debris avalanche under different experimental conditions

根據(jù)斜交坡體啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)特征，其在運(yùn)動(dòng)階段不存在垂向滲透，因此，在率先啟動(dòng)均為粗礫石的情況下，I-CMF的運(yùn)動(dòng)歷時(shí)要小于P-CMF，但斜交坡體部分工況下存在水平滲透作用，這可以從主堆積階段的歷時(shí)分析。表4數(shù)據(jù)顯示所有工況中，主堆積階段歷時(shí)最短的為I-FMC，最長(zhǎng)的為I-CMF，這兩組工況均為斜交坡體的工況。I-FMC工況下細(xì)、粗顆粒先后啟動(dòng)、運(yùn)動(dòng)和堆積，運(yùn)動(dòng)在最后而速度最大的粗礫石對(duì)前面的中礫石產(chǎn)生推擠，而中礫石又進(jìn)一步對(duì)細(xì)砂產(chǎn)生推擠，這樣層層遞進(jìn)的推擠作用，加速了整個(gè)堆積過(guò)程，使堰塞體在橫向上更密實(shí)，表現(xiàn)為橫向長(zhǎng)度普遍較短，如I-CFM、I-MFC、I-FCM(圖6a)。存在推擠過(guò)程的工況中，又以I-CFM工況下的堰塞體橫向長(zhǎng)度最短，I-MFC次之，這是由于推擠作用與水平滲透作用的疊加造成的，即I-CFM工況下中礫石對(duì)細(xì)砂的推擠作用使細(xì)砂滲入到前面粗礫石空隙中；而I-MFC中，中礫石的空隙率顯著減小，細(xì)砂水平滲透作用減?。煌瑫r(shí)，由于運(yùn)動(dòng)在后的粗顆粒速度較大，會(huì)爬升堆積于細(xì)顆粒之上，從而導(dǎo)致堆積體在垂向上呈現(xiàn)較大范圍的重疊區(qū)域(圖11a)，這是斜交坡體部分工況下堰塞體垂向上呈現(xiàn)上粗下細(xì)分布特征的主要原因。反之，I-CMF為粗、細(xì)顆粒先后啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)，粗顆粒比細(xì)顆粒運(yùn)動(dòng)在前且運(yùn)動(dòng)速度大，運(yùn)動(dòng)堆積過(guò)程推擠、爬升和水平滲透作用均不明顯，堆積時(shí)間最終取決于細(xì)砂的堆積，因此歷時(shí)最長(zhǎng)，且各物料在橫向上呈并列式堆積，由于各物料休止角不同，導(dǎo)致不同物料交界處產(chǎn)生較明顯突變(圖11b)堆積體橫向上的長(zhǎng)度最長(zhǎng)(圖6b)，各物料并列式的分布，從而導(dǎo)致各物質(zhì)在上下層的含量相差不大，垂向上上下層各物料所含百分率相差不大。

4 結(jié) 論

通過(guò)模型試驗(yàn)探討了不同坡體物源特征條件下形成的滑坡堰塞體物質(zhì)組成分布特征與形態(tài)特征，分析了不同坡體特征下滑坡堰塞體形成過(guò)程的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，得出以下結(jié)論：

(1)坡體物質(zhì)分布特征不同，滑坡堰塞體的幾何形態(tài)不同。平行坡體形成的滑坡堰塞體堆積寬度最大，均勻坡體次之，斜交坡體最小。均勻坡體形成的堰塞體橫剖面為平坦型，平行坡體形成的堰塞體多為平坦型或傾斜型橫剖面，而斜交坡體條件下多呈起伏型。

(2)坡體物質(zhì)分布特征不同，形成的堰塞體物質(zhì)組成分布規(guī)律也不同。均勻坡體形成的堰塞體物質(zhì)分布在縱向和橫向上都較均勻，而垂向上呈現(xiàn)明顯的上粗下細(xì)分布特征。平行坡體形成的堰塞體，縱向和垂向上的物質(zhì)分布規(guī)律與均勻坡體類似，在橫向上粗顆粒在近坡區(qū)與遠(yuǎn)坡區(qū)含量大、細(xì)砂主要分布在斜坡區(qū)。斜交坡體的層序?qū)ρ呷w物質(zhì)分布影響大，具體表現(xiàn)在橫向上的分布與坡體原有層序基本保持一致；垂向上部分工況下上粗下細(xì)的特征不明顯。

(3)坡體物質(zhì)組成分布特征與滑坡堰塞體物質(zhì)組成堆積特征之間存在聯(lián)系。沿坡體縱向和橫向分布的物質(zhì)滑動(dòng)后分布在堰塞體相對(duì)應(yīng)的縱向和橫向區(qū)域，沿坡體垂向分布的同種物質(zhì)在運(yùn)動(dòng)中存在垂向交換作用。

(4)坡體巖土層產(chǎn)狀及層序不同，滑坡運(yùn)動(dòng)、堆積過(guò)程及特征不同。均勻坡體與平行坡體呈整體啟動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物料混合程度高，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中細(xì)顆粒的垂直滲透作用影響滑體運(yùn)動(dòng)速度和堆積體物質(zhì)的垂向分布。斜交坡體呈分層啟動(dòng)，運(yùn)動(dòng)堆積過(guò)程中保持原有層序，物料混合程度低；細(xì)、粗顆粒先后啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)情況下，顆粒間存在推擠作用、爬升作用和水平滲透作用，使得滑坡運(yùn)動(dòng)過(guò)程歷時(shí)更短，堆積體更密實(shí)并在垂向上存在重疊區(qū)域。