高速遠(yuǎn)程滑坡具有超強(qiáng)流動(dòng)性和規(guī)模效應(yīng)，其內(nèi)在機(jī)制是國(guó)際學(xué)術(shù)界長(zhǎng)期高度關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題，嚴(yán)重影響了災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可靠性和精度。高速遠(yuǎn)程滑坡摩擦弱化機(jī)制現(xiàn)有速度弱化和法向應(yīng)力弱化兩種觀點(diǎn)，速度和法向應(yīng)力弱化從速度和滑體厚度兩個(gè)不同層面描述摩擦弱化，會(huì)造成同一位置有不同摩擦系數(shù)的悖論。
為解決這一問(wèn)題，博士生鄧宇在導(dǎo)師何思明研究員指導(dǎo)下，在該論文中提出了基于功率密度（功率密度指滑面剪切應(yīng)力和剪切速度的乘積，表示剪切帶內(nèi)溫度的增加速度和顆粒的破碎速度）摩擦弱化機(jī)制。從能量角度解讀高速遠(yuǎn)程滑坡摩擦弱化具有更為深刻的物理含義，可以將高速滑坡的熱效應(yīng)、顆粒破碎、磨蝕、聲學(xué)液化等假說(shuō)都?xì)w結(jié)為功密度弱化機(jī)制。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)收集近280組巖石高速旋轉(zhuǎn)摩擦試驗(yàn)數(shù)據(jù)，將試驗(yàn)巖樣分為高溫下穩(wěn)定礦物（包含石英，正長(zhǎng)石，斜長(zhǎng)石等）、高溫下發(fā)生脫水反應(yīng)礦物（包含高嶺石，蒙脫石，石膏等）和高溫下發(fā)生脫碳反應(yīng)礦物（石灰石，大理石等）三類。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、擬合和分析（圖1）發(fā)現(xiàn)，功率密度弱化模型相對(duì)于速度弱化模型和法向應(yīng)力弱化模型具有更好的趨勢(shì)和相關(guān)性。通過(guò)對(duì)比不同尺寸式樣（25mm直徑，40mm直徑，1m長(zhǎng)寬）的摩擦系數(shù)及弱化距離變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)式樣尺寸越大，摩擦系數(shù)和弱化距離下降得越早，這種重要的尺寸效應(yīng)將為我們推廣實(shí)驗(yàn)尺度變化趨勢(shì)到自然滑坡尺度提供重要支撐。
以上研究成果得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題（2017YFC1501003）、國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目（41790433）的支持。
文章鏈接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020GL087581
基于高速摩擦試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合結(jié)果
不同尺寸試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比