地学前缘 ›› 2023, Vol. 30 ›› Issue (4): 405-417.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2023.2.64
汤明高(), 刘昕昕, 李广*(
), 赵欢乐, 许强, 朱星, 李为乐
收稿日期:
2022-07-25
修回日期:
2023-02-03
出版日期:
2023-07-25
发布日期:
2023-07-07
通信作者:
*李 广(1996—),男,博士研究生,主要从事地质灾害评价与预测工作。E⁃mail: liguang0320@163.com
作者简介:
汤明高(1978-),男,教授,博士生导师,主要从事地质灾害机理、评价预测及防治研究工作。E-mail: tomyr2008@163.com
基金资助:
TANG Minggao(), LIU Xinxin, LI Guang*(
), ZHAO Huanle, XU Qiang, ZHU Xing, LI Weile
Received:
2022-07-25
Revised:
2023-02-03
Online:
2023-07-25
Published:
2023-07-07
摘要:
近年来青藏高原地区冰崩灾害事件频发,冰崩成因机理问题备受关注。本文根据色东普沟多期影像数据分析了冰崩灾害演化过程与影响因素,并通过开展不同温度下冰介质剪切试验研究揭示了色东普沟冰崩成因机理。研究结果表明:(1)地形坡度超过30°时易发生冰崩灾害,地震加剧了冰川变形破裂,气候变暖是导致色东普沟冰崩频发的主要原因;(2)重塑多晶冰与冰-岩嵌固体的剪切应力-剪切位移曲线均成“脆性变形型”,在较低的温度条件下重塑多晶冰的剪切应力-剪切变形曲线会出现“二次峰值”;(3)随温度上升,多晶冰样和冰-岩嵌固体的黏聚力与内摩擦角呈直线下降甚至呈加速下降趋势,在相同温度下冰-岩嵌固体的黏聚力小于多晶冰样的黏聚力,而冰-岩嵌固体内摩擦角普遍大于多晶冰样的内摩擦角;(4)温度上升会导致冰川冰或冰-岩嵌固体剪切滑动带的强度衰减,抗滑力下降,从而触发冰崩。
中图分类号:
汤明高, 刘昕昕, 李广, 赵欢乐, 许强, 朱星, 李为乐. 雅鲁藏布江色东普沟冰崩机理试验研究[J]. 地学前缘, 2023, 30(4): 405-417.
TANG Minggao, LIU Xinxin, LI Guang, ZHAO Huanle, XU Qiang, ZHU Xing, LI Weile. Mechanism of ice avalanche in the Sedongpu sag, Yarlung Zangbo River basin-an experimental study[J]. Earth Science Frontiers, 2023, 30(4): 405-417.
图1 色东普流域冰川及松散堆积层分布 1-冰川变形体;2-第四系崩坡积物;3-派乡岩组片麻岩;4-堆积区沟道冲洪积物;5-雪被区;6-雅鲁藏布江;7-色东普流域范围;8-等高线;9-分区界线;10-雪线(2016年12月);11-剖面线。
Fig.1 Distribution of glaciers and loose accumulation layers in the Sedongpu sag
事件 | 影像时间 | 影像来源 | 影像精度 | 云量/可视程度 | 波段数 | 备注 |
---|---|---|---|---|---|---|
2012-12-16 | Google Earth | 约1 m | 15%/较好 | 3 | ||
2014年碎屑流事件 | 2014-10-25 | Google Earth | 约1 m | <5%/好 | 3 | |
2016-12-22 | 资源三号-02 | 2.1 m | 0%/好 | 4 | 立体像对 | |
2017年10月22日碎屑流堵江事件、 2017年11月3日碎屑流事件 | 2017-12-16 | SPOT | 1.5 m | 0%/好 | 4 | 近红外波段 |
2017年12月21日碎屑流堵江事件 | 2017-12-28 | Planet4 | 3.8 m | 0%/好 | 4 | 近红外波段 |
2018年1月碎屑流堵江事件 | 2018-01-29 | Planet4 | 3.8 m | 10%~15%/较好 | 4 | 近红外波段 |
2018年7月26日碎屑流事件 | 2018-9-19 | Planet4 | 3.8 m | 30%/一般 | 4 | 近红外波段 |
2018年10月17日碎屑流堵江事件、 2018年10月29日碎屑流堵江事件 | 2018-10-30 | Planet4 | 3.8 m | 15%/较好 | 4 | 近红外波段 |
2018-11-30 | 资源三号-02 | 2.1 m | 5%/好 | 4 | 立体像对 |
表1 色东普沟碎屑流灾害卫星遥感影像来源
Table 1 Basic experimental parameters for satellite remote sensing image collection of debris flow disaster in the Sedongpu sag
事件 | 影像时间 | 影像来源 | 影像精度 | 云量/可视程度 | 波段数 | 备注 |
---|---|---|---|---|---|---|
2012-12-16 | Google Earth | 约1 m | 15%/较好 | 3 | ||
2014年碎屑流事件 | 2014-10-25 | Google Earth | 约1 m | <5%/好 | 3 | |
2016-12-22 | 资源三号-02 | 2.1 m | 0%/好 | 4 | 立体像对 | |
2017年10月22日碎屑流堵江事件、 2017年11月3日碎屑流事件 | 2017-12-16 | SPOT | 1.5 m | 0%/好 | 4 | 近红外波段 |
2017年12月21日碎屑流堵江事件 | 2017-12-28 | Planet4 | 3.8 m | 0%/好 | 4 | 近红外波段 |
2018年1月碎屑流堵江事件 | 2018-01-29 | Planet4 | 3.8 m | 10%~15%/较好 | 4 | 近红外波段 |
2018年7月26日碎屑流事件 | 2018-9-19 | Planet4 | 3.8 m | 30%/一般 | 4 | 近红外波段 |
2018年10月17日碎屑流堵江事件、 2018年10月29日碎屑流堵江事件 | 2018-10-30 | Planet4 | 3.8 m | 15%/较好 | 4 | 近红外波段 |
2018-11-30 | 资源三号-02 | 2.1 m | 5%/好 | 4 | 立体像对 |
冰川分区 | 冰川编号 | 平均坡度 | 坡度超过30°面积占比 |
---|---|---|---|
① | SDP1 | 27.66° | 26.05% |
② | SDP2-a | 57.66° | 50.00% |
SDP2-b | 43.80° | 45.16% | |
SDP2-c | 37.87° | 44.32% | |
SDP2-d | 31.0° | 35.63% | |
SDP2-e | 20.27° | 13.20% | |
③ | SDP3-a | 20.02° | 19.67% |
SDP3-a残余 | 34.61° | 45.7% | |
SDP3-b | 39.51° | 46.75% | |
④ | SDP4 | 26.38° | 27.14% |
⑤ | SDP5 | 18.52° | 8.28% |
⑥ | SDP6 | 29.08° | 30.91% |
⑦ | SDP7 | 16.15° | 3.64% |
⑧ | SDP8 | 27.16° | 24.95% |
⑨ | SDP9 | 25.41° | 17.90% |
表2 色东普流域冰川坡度信息统计
Table 2 Slope parameters of glaciers in the Sedongpu sag
冰川分区 | 冰川编号 | 平均坡度 | 坡度超过30°面积占比 |
---|---|---|---|
① | SDP1 | 27.66° | 26.05% |
② | SDP2-a | 57.66° | 50.00% |
SDP2-b | 43.80° | 45.16% | |
SDP2-c | 37.87° | 44.32% | |
SDP2-d | 31.0° | 35.63% | |
SDP2-e | 20.27° | 13.20% | |
③ | SDP3-a | 20.02° | 19.67% |
SDP3-a残余 | 34.61° | 45.7% | |
SDP3-b | 39.51° | 46.75% | |
④ | SDP4 | 26.38° | 27.14% |
⑤ | SDP5 | 18.52° | 8.28% |
⑥ | SDP6 | 29.08° | 30.91% |
⑦ | SDP7 | 16.15° | 3.64% |
⑧ | SDP8 | 27.16° | 24.95% |
⑨ | SDP9 | 25.41° | 17.90% |
图5 林芝气象站2017-2018年气温、降雨以及冰崩分布
Fig.5 Annual variation of temperature, rainfall and ice avalanche occurrence at the Nyingchi meteorological station between 2017-2018
图7 YDS-2型携带式岩土力学性质多功能试验仪 a-剪切仪;b-数据采集系统;c-位移传感器;d-压力传感器。
Fig.7 Experimental setup for the YDS-2 Portable Multifunctional Tester for Rock and Soil Mechanical Properties
图9 不同温度下重塑多晶冰剪切应力-剪切位移曲线
Fig.9 Shear stress-shear displacement curves for polycrystalline ice at different temperatures a-0.5 ℃;b-10 ℃;c-20 ℃;d-30 ℃;e-40 ℃。
图10 不同温度下冰-岩嵌固体剪切应力-剪切位移曲线
Fig.10 Shear stress-shear displacement curves for ice-rock mixture at different temperatures a-0.5 ℃;b-10 ℃;c-20 ℃;d-30 ℃;e-40 ℃。
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