滑坡碎屑流中碎屑颗粒的变形破碎与能量转化及其宏观动力学效应

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41772334
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0705.工程地质环境与灾害
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The catastrophic event induced by rock avalanche occurs frequently in the western China. Mechanisms of deformation and failure, and laws of energy transformation of grains are the key factors to reveal the transport mechanisms of rock avalanche. This study plans to use the sections exposed in the deposit of rock avalanche and some regular exploration methods to analyze the deposit structure, use scanning electron microscope to analyze the section morphology of grains, and use numerical modeling to obtain the dynamic parameters of grains. The results of above three methods could be comprehensively analyzed to study mechanisms of deformation and failure of grains during movement. Multi-cyclic loading and unloading test with triaxial apparatus is introduced to obtain energy transformation curves under different confining pressure and loading rate of grains acted by compressive stress. SHPB test in the field of rock dynamics is used to obtain energy transformation curves and dynamic impact strength curves under different strain rate of grains acted by impact load. The laws of energy transformation under above two kinds of loads could be analyzed using the curves obtained. With the results obtained from triaxial compression tests and SPHB tests, PFC discrete element method is improved to model the transport course of rock avalanche and energy transformation course of grains in it, through which the transport mechanisms of rock avalanche could be revealed. The conclusions of this study could be the theoretical basis of forecasting the hazardous zone of rock avalanche.
滑坡碎屑流导致的群死群伤事件在我国西部山区频繁发生,碎屑颗粒的变形破碎机理及能量转化规律是揭示其高速远程机制的关键因素之一。利用碎屑流堆积物中出露剖面辅以勘探手段,分析其堆积结构,利用扫描电镜分析碎屑颗粒的断面形态,利用数值模拟获取碎屑颗粒的动力学参数,通过对三者结果的综合分析,揭示滑坡碎屑流运动过程中碎屑颗粒的变形破碎机理;利用多循环加卸载三轴压缩试验获取岩石三向受压时,不同围压和加载速率下的能量转化曲线,引入岩石动力学领域的SHPB试验,获取岩石受冲击荷载时不同应变率下的能量转化曲线和动态冲击强度曲线,分析上述能量转化曲线,揭示滑坡碎屑流运动过程中碎屑颗粒的能量转化规律;利用岩石三轴和SHPB试验所得结果改进PFC离散元数值方法,再现滑坡碎屑流的运动过程和其中碎屑颗粒的能量转化过程,揭示滑坡碎屑流的高速远程机制。研究成果可以为高速远程滑坡的致灾范围预测提供理论依据。

结项摘要

我国西部高速远程滑坡碎屑流频发,对西部城镇和重大工程建设造成严重威胁。碎屑流流动过程中颗粒的破碎与能量转化是影响高速远程滑坡致灾范围的主要因素之一,揭示颗粒的破碎和能量转化机理,是对高速远程滑坡进行预测预报和风险评价的前提。本项目以鸡尾山和大光包高速远程滑坡碎屑流为研究对象,通过无人机影像、现场简单勘探、调查与统计等,揭示了滑坡碎屑流堆积物的物质组成、堆积结构、颗粒级配分布等堆积特征与规律,结果显示,在横剖面上,碎屑流堆积物除了表面约10m为大块石层,主要堆积结构为倒序堆积;在纵剖面上,碎屑流堆积物保持了源区地层的相对顺序,且从近端到远端颗粒级配逐渐减小。利用环剪试验和数值模拟,获取了滑坡碎屑流运动过程中颗粒的受力、变形和破碎特征,以及颗粒破碎的机理、影响因素和规律,揭示了滑坡碎屑流运移过程中颗粒主要受剪应力作用,颗粒破碎主要为剪切破碎,颗粒变形过程中聚集的弹性能量在破碎瞬间集中释放,能够引起颗粒之间的摩擦系数急剧减小。通过改进UDEC和PFC2D离散元数值方法,可以使它们模拟高速远程滑坡启动过程中滑面上和碎屑流流动过程中碎屑流内部的摩擦系数降低以及对高速远程滑坡宏观动力学过程的影响。以鸡尾山高速远程滑坡为例,利用改进的UDEC和PFC2D数值方法模拟其失稳、启动、凌空飞行、碎屑流运移的全过程,结果表明,由剪切弱化导致的滑带上摩擦系数降低可以使其剪出速度增加88.8~311.5%,位移增加4.9~64.2%;碎屑流运动过程中颗粒之间摩擦系数的降低,可以使其位移增加395~711m;因此,滑面上和碎屑颗粒间的摩擦系数减小是滑坡碎屑流高速远程效应的主要原因之一。通过上述研究,揭示了滑坡碎屑流运移过程中颗粒的破碎机理,并从颗粒破碎和能量转化角度揭示了滑坡碎屑流的高速远程机理,研究结论可以为高速远程滑坡的预测预报、风险评价与防治提供理论支撑。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Rock avalanche deposits store quantitative evidence on internal shear during runout
岩石雪崩沉积物存储了跳动期间内部剪切的定量证据
  • DOI:
    10.1002/2017gl073774
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Zhang M.;McSaveney M. J.
  • 通讯作者:
    McSaveney M. J.
滑坡型泥石流的转化机理研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    安全与环境工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴和秋;杨龙;金钢雄
  • 通讯作者:
    金钢雄
The 2009 Jiweishan rock avalanche, Wulong, China: deposit characteristics and implications for its fragmentation
2009年中国武隆鸡尾山岩崩:矿床特征及其破碎影响
  • DOI:
    10.1007/s10346-019-01142-6
  • 发表时间:
    2019-02
  • 期刊:
    Landslides
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Zhang Ming;Wu Lizhou;Zhang Juncai;Li Liangping
  • 通讯作者:
    Li Liangping
侵入岩脉风化壳对残积土斜坡渗流场和稳定性的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    岩土力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张晨阳;张明;张泰丽;孙强;杨龙
  • 通讯作者:
    杨龙
新疆塔县地震触发顺向坡失稳破坏机理研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    安全与环境工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈钱;吴和秋;张明;杨龙;吕文涛
  • 通讯作者:
    吕文涛

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其他文献

海滨雀稗PvSAMS1基因及外源SAM调控耐盐的生理机制
  • DOI:
    10.7685/jnau.202109016
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    南京农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李炎朋;刘宇;郑钰莹;刘君;杨志民;李志华;张明;陈煜
  • 通讯作者:
    陈煜
纳米磁粉复配混凝剂深度处理木薯酒精废水研究
  • DOI:
    10.13205/j.hjgc.201705003
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    环境工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈宇;张明;王周;谢丽;周琪
  • 通讯作者:
    周琪
基于高活性碳纳米管海绵体载硫的锂硫电池
  • DOI:
    10.11901/1005.3093.2020.091
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    材料研究学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张明;王志勇;罗琴;代正昆;黎业生;吴子平
  • 通讯作者:
    吴子平
新冠疫情影响下“线上为主线下为辅”混合教学模式的探索与思考
  • DOI:
    10.16693/j.cnki.1671-9646(x).2021.07.026
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    农产品加工
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张德福;张明;吕欣然;李秋莹;关海宁;范金波;白凤翎;励建荣
  • 通讯作者:
    励建荣
右美托咪啶通过抑制超极化激活阳离子流减轻机械性触诱发痛
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    生理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张芳;古瑞;冯亚星;张耀雷;李薇;李婷;张明
  • 通讯作者:
    张明

其他文献

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张明的其他基金

基于改进霾反演的地表太阳辐射估算与变化归因研究
  • 批准号:
    42171386
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
面向卫星观测的气溶胶地表直接辐射效应快速计算方法研究
  • 批准号:
    41905032
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    27.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
煤系地层软岩的流变与长距离快速剪切特性及对高速远程滑坡启动的影响
  • 批准号:
    41472264
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    98.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
滑坡碎屑流持速效应机理研究
  • 批准号:
    41202200
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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