Erosion mechanism of landslides: New Insights Based on the granular columns collapse experiments on erodible bed and discrete element simulation
Year: 2026
Type: article
Abstract: 滑坡、碎屑流灾害在运动过程中常对沿程松散物质产生显著铲刮侵蚀, 侵蚀行为不仅影响滑体运动特征, 也会显著改变其滑体内部结构并扩大致灾范围. 为深入揭示滑坡的流动侵蚀行为, 本研究通过室内颗粒柱坍塌试验与三维离散元（DEM）模拟, 基于颗粒角度系统探讨柱体与可蚀层材料特性差异对流动侵蚀过程的影响. 基于四组不同材料组合的可侵蚀床层上的颗粒坍塌试验, 识别出三类不同的坍塌运动机制（非侵蚀、覆盖侵蚀以及刺入侵蚀模式）, 并发现侵蚀的触发与模式主要由柱体与床层的材料差异控制, 而与柱体初始宽高比关联较弱. 侵蚀发生后, 坍塌运动的初始加速与末期减速阶段显著延长, 而稳定匀速阶段相对缩短, 当柱体前缘刺入可侵蚀床层时这一特征更加明显. 尽管柱体的侵蚀模式各异, 两类侵蚀状态下的总流动时间仍与柱体的自由落体时间保持近似比例关系, 与刚性基底条件下具有相似规律. 通过分析速度场演化及侵蚀界面迁移特征, 我们进一步揭示了侵蚀发展的主要动力学过程. 试验与数值结果均表明, 柱体与可蚀层的颗粒密度比是控制侵蚀模式的关键参数；数值模拟在再现实验现象的基础上, 识别出与侵蚀模式转变对应的临界密度比, 且其对初始宽高比与颗粒粒径比不敏感. 本研究从颗粒尺度阐明了可侵蚀基底上颗粒柱坍塌侵蚀的动力学特征与控制因素, 可为滑坡侵蚀行为的预测与灾害风险评估提供参考.
Source: Scientia Sinica Technologica
Language: English
Subfield: Management, Monitoring, Policy and Law
Field: Environmental Science
Domain: Physical Sciences
Open Access status: bronze
OpenAlex ID: W7134078305
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