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地震与滑坡碎屑流引发堰塞湖涌浪动水压力研究

2021-07-02赵海鑫姚令侃黄艺丹

西南交通大学学报 2021年3期

赵海鑫 ,姚令侃 ,2,3,黄艺丹 ,4,苏 玥

(1.西南交通大学土木工程学院,四川 成都 610031;2.西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室,四川成都 610031;3.西南交通大学陆地交通地质灾害防治技术国家工程实验室,四川 成都 610031;4.中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室,四川 成都 610041)

地震作用可以引起水体涌浪,同时,地震过程中往往引发滑坡碎屑流,这种滑坡的特点是起动位置高、入水速度大、运动距离远[1].地震涌浪和滑坡碎屑流涌浪综合作用极易引发堰塞湖溃决,严重威胁下游安全[2]:1958年7月8日,在美国阿拉斯加海岸的立图雅湾发生了8.3级地震并引发一个较大的地震滑坡,滑坡入水后产生了524 m高的涌浪并削平山上植被[3];2008年汶川大地震发生后约半分钟在紫坪铺水库发生了大规模滑坡碎屑流,滑坡体冲进水库产生了大约25 m高的巨大涌浪[2].

涌浪引起的动水压强烈地影响了堰塞湖的稳定性.一般的重力混凝土坝可能因周期性压力载荷而遭受疲劳失效[4-6],而大多数天然堰塞湖由松散的、分类不良的岩石碎片或高度不均匀的混合颗粒组成,如滑坡堵江形成的堰塞坝、冰川或冰碛堰塞坝等[7].天然形成的堰塞坝可以在压力载荷作用下引起坝体的孔隙水压力或应力结构的变化,因而天然堰塞湖更容易在涌浪动水压作用下溃决[8].

一直以来,人们将地震涌浪和滑坡碎屑流涌浪分开研究,但二者的结合尚未有人系统分析.对于地震涌浪动水压力,Westergaard[9]首先假设刚性竖直坝面做水平简谐波运动,将水体假设为分层不可压缩冰块,进而提出了地震动水压力的理论计算公式;……

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