Page 113 - 2024年第55卷第4期

５．１ 建模过程及参数选取 Ｍａｓｓｆｌｏｗ软件是采用基于深度积分的连续介质力学原理以及改进的 Ｍａｃ
Ｃｏｒｍａｃｋ － ＴＶＤ有限差分法，满足质量守恒方程及动量守恒方程，同时考虑地形地貌的数值模拟软件，
具有精度高、计算速度快等优点，可以有效计算滑坡、泥石流、堰塞坝溃决等山地灾害的动力演化过
程 ［２６］ 。首先利用无人机航测 １∶２０００的地形数据（ＤＳＭ），生成滑坡区地表 ｓｕｒｆａｃｅ文件，然后根据遥感
解译、钻探揭露结果，设置滑坡失稳范围和滑体厚度信息，再将二者在 ＧＩＳ软件中进行统一栅格相
减，分别得到动力学过程模拟所需的滑坡运动地形文件和滑体文件。
Ｍａｓｓｆｌｏｗ软件提供了 Ｃｏｕｌｏｍｂ、Ｍａｎｎｉｎｇ、Ｖｏｅｌｌｍｙ等不同的基底摩擦模型 ［２７ － ２８］ ，用于模拟崩滑流
灾害运动过程，分别适用于滑坡及碎屑流、洪水溃坝、泥流或泥石流等工况。扎马滑坡的滑体物质为
粉质黏土夹碎石，其性态和运动行为受水的影响较大，在强降雨作用下失稳滑入沟道，发生近流态运
动。参考前人研究不同滑坡时建立的模型和参数库 ［２９］ ，本文采用 Ｖｏｅｌｌｍｙ模型对扎马滑坡 － 泥石流运
动过程进行模拟分析：
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ρ ｇｖ
τ ｂ σμ ＋ （３）
＝
ξ
－ ３
为底部剪切应力，ｋＰａ；σ为正应力，ｋＰａ；μ为摩擦系数；ρ 为泥石流容重，ｋｇ·ｍ ；ξ 为
式中：τ ｂ
－ ２
湍流系数，ｍ·ｓ （表 ３）。
表 ３ 数值模拟参数
－ ３
－ ２
岩土类型 含水率 ｗ?％ 容重 ρ ?（ｋｇ·ｍ ） 摩擦系数 μ 湍流系数 ξ ?（ｍ·ｓ ）
碎石土 ２６ ２０００ ０．４ ８００

５．２ 滑坡运动过程分析 模拟结果表明，局部 Ｈ 失稳、Ｈ 与 Ｈ 连续失稳两种工况下滑坡运动 － 堆积
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过程相似，均呈现出牵引式渐进变形破坏的特点，总体可分为前缘失稳、中后部启动加速以及减速堆
积三个阶段。结合不同降雨工况下滑坡的稳定性，当遭遇 ２０年一遇的极端降雨时，前缘 Ｈ 存在较大
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概率失稳的可能。
由图 ７可知，０～１０ｓ内，Ｈ 前缘局部发生滑动，滑体速度增至 ５ｍ?ｓ后又逐渐减小到 ０，堆积高
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度 １３ｍ，尚未能堵塞沟道；１０ｓ以后，Ｈ 中后部开始大规模滑动，由于前缘滑体的牵引卸荷与后部堆
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积区形成了较大的高差，使其重力势能迅速转为动能，中部滑体速度迅速增加，滑坡物质不断向前缘
扩散，以 １５ｍ?ｓ的速度涌入沟中碰撞对岸斜坡发生解体（图 ７（ａ）），并向沟道两侧扩展，堆积高度达
到 ４５ｍ，运动 １５ｓ时便堵塞巴曲（图 ８）；２０ｓ以后，滑体的整体运动速度和范围不断减小（图 ７—８），尤
其是前缘部位碎裂岩体形成的泥石流流至地形较缓区域时迅速衰减，堆积于沟道内直至最终静止；
４５ｓ后堆积体分布范围基本稳定，在前缘沟口两侧最远扩散距离约 ４２０ｍ，由于沟内水流的冲刷形成
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的坝高稳定在 ４２ｍ左右（图 ７（ａ）），堆积面积约为 １．９万 ｍ （图 ７（ｆ）），将波及附近的公路及部分居
民区。
当遭遇 ５０年、１００年一遇的极端降雨时，Ｈ 发生滑动后很可能带动 Ｈ 连续失稳（图 ９、图 １０）。
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在 ０～１５ｓ，仅 Ｈ 发生滑动，Ｈ 的速度和厚度均未产生明显变化，运动过程与工况一基本一致；不同
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的是 １７ｓ后沟底滑体堆积速度出现了显著减小的现象，２５ｓ时又开始逐渐增大，并在 ３０ｓ时加速增
长，３５ｓ达到最大速度 １７．５ｍ?ｓ（图 １０（ｂ））。这是由于在 ０～２５ｓ内 Ｈ 未发生大规模滑动，Ｈ 滑动 １７ｓ
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后，中后部大部分滑坡物质向前缘和四周扩散，整体重力势能减小，转化为动能的速度也随之降低。
Ｈ 大面积滑动 ２５ｓ后对 Ｈ 区造成了严重的卸荷，增加了该区滑体与前缘的重力势能差，因此 Ｈ 失稳
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启动后运动速度急剧增加，对前缘沟道产生了更大地冲击。当滑体堆积 ３５ｓ后，Ｈ 速度开始减小，运
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动 ６５ｓ后几乎处于静止状态。与工况一相比，虽然工况二 Ｈ 启动时间滞后，但总体滑动方量增大，
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堆积范围更广泛，运动静止后前缘沟口两侧扩展运动距离约 ４８０ｍ，最大堆积高度 ４８ｍ，堆积面积约
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２．４万 ｍ（图 ９（ｆ）），可能对附近居民生命财产安全造成更大的威胁。

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