鄭 光 許 強 彭雙麒

(地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室(成都理工大學(xué)) 成都 610059)

0 引 言

人們對堆積特征的認識是從水下濁流中顆粒物質(zhì)的沉積層序開始的。水下濁流是由紊流混合一定比例的沉渣而形成的，在水環(huán)境中，微小的密度差驅(qū)動濁流所挾帶的顆粒不斷運動，直到濁流的能量變小，顆粒開始沉積。由于大顆粒的沉淀速度較大，它們首先到達底部，這樣就形成了正序分級(direct grading)堆積結(jié)構(gòu)。而研究人員在調(diào)查遠程滑坡-碎屑流的堆積體時，發(fā)現(xiàn)堆積物中較大的塊石堆積于堆積體的上部，在垂直方向上呈現(xiàn)出上粗下細的顆粒結(jié)構(gòu)特征(Blasio， 2011)。這種粒徑上大下小的規(guī)律性結(jié)構(gòu)，被稱為反粒序結(jié)構(gòu)(inverse grading)。

從已查閱文獻來看，Heim(1932)在對Goldau滑坡-碎屑流堆積特征研究中最早發(fā)現(xiàn)了反粒序結(jié)構(gòu)。其后一系列大型滑坡的調(diào)查中都有類似發(fā)現(xiàn)，這些滑坡包括伊朗的Saidmarreh滑坡(Watson et al.，1969)，美國懷俄明州的Madison滑坡(Hadley， 1978)，美國加州的BlackHawk滑坡(Johnson， 1978)，加拿大的Frank滑坡(Cruden et al.，1986)等。在國內(nèi)，很多研究人員(許強等， 2009; Zhang et al.，2011； 王玉峰等， 2012)在對汶川地震觸發(fā)的大量滑坡-碎屑流進行調(diào)查時，也發(fā)現(xiàn)了反粒序結(jié)構(gòu)。當然，反粒序堆積結(jié)構(gòu)在一些泥石流堆積物中也有發(fā)現(xiàn)(Van Dine， 1985； Hungr， 2000； 周公旦等， 2013)。在這些堆積體中，大塊石或漂石顆粒多分布在表層或中上部，而越往堆積體下部，顆粒逐漸變細，到了一定的埋深，大粒徑塊石已經(jīng)很少見(Crosta et al.， 2007)。

Kent(1966)認為是“圈閉空氣導(dǎo)致流體化”從而使大顆粒位于堆積體上部； Cruden et al. (1986)認為這是由于剪切過程中的分散力和運動引起的振動所造成的； Shreve(1966； 1968)提出“氣墊層說”； Habib(1975)等人提出“空隙流體汽化的基底潤滑說”； Erisman(1979)提出“巖石破碎后的自我潤滑”導(dǎo)致小顆粒在下部； Melosh提出了“聲波流態(tài)化”觀點； Solonenko(1972)等人提出了“地震動導(dǎo)致流態(tài)化說”等。最著名的是Bagnold(1954， 1956)提出的彌散壓力說，他發(fā)現(xiàn)被運動顆粒之間會產(chǎn)生一種彌散壓力，其與剪切速率，以及顆粒的半徑的平方成正比，從而將碎屑流中的大顆粒推舉到堆積體的上部。

本文通過開展滑槽試驗，對碎屑流的顆粒分選過程進行重現(xiàn)分析，并定量化地分析堆積體中不同厚度、不同運動距離處大粒徑顆粒的含量，以期獲取碎屑流堆積體中塊石的宏觀分布規(guī)律。再結(jié)合滑坡-碎屑流實例，對堆積特征的成因機理進行分析研究。

圖 1 滑槽試驗裝置結(jié)構(gòu)圖Fig. 1 Perspective view of the chute with 30°inclination anglea. 滑槽整體結(jié)構(gòu)圖； b. 滑槽擋板操作示意圖； 1. 滑槽前擋板; 2. 滑槽后擋板; 3. 滑槽底板; 4. 圓弧轉(zhuǎn)角; 5. 閘門; 6. 閘門上部空間

1 碎屑流物理模擬試驗

1.1 滑槽試驗裝置

為開展碎屑流試驗，作者設(shè)計了一套有機玻璃滑槽裝置(圖 1)。整個滑槽分為傾斜段、轉(zhuǎn)角段和水平段3部分。其中，傾斜槽段長140icm，傾斜角30°； 水平滑槽長170icm； 圓弧段轉(zhuǎn)角半徑為255imm； 滑槽橫截面尺寸為20icm×20icm。當傾斜滑槽上部的閘門打開時，碎屑體被釋放。閘門上部空間的體積為20icm×20icm×20icm。圖 2為滑槽實物照片。

圖 2 滑槽試驗裝置實物圖Fig. 2 Picture of the chute test device

為觀測大粒徑顆粒在碎屑流剪切運動過程中的遷移規(guī)律，需使碎屑流速度足夠大(Bagnold， 1956)，故滑槽底面采用光滑的有機玻璃。

1.2 試驗材料及其物理性質(zhì)

采用體積1000icm3、粒徑7.5imm的大石英砂顆粒和體積2000icm3、粒徑1.0imm的小石英砂顆粒的混合材料開展試驗(圖 3)。顆粒材料的相關(guān)參數(shù)見表 1。本次試驗沒有考慮顆粒材料與滑槽側(cè)壁的摩擦系數(shù)。

圖 3 試驗材料展示圖Fig. 3 Samples of the quartz granular materialsa. 1.0 mm; b. 7.5 mm

表 1 石英砂顆粒材料性質(zhì)參數(shù)表Table 1 Material constants of quartz granular materials

表中，d為顆粒的平均粒徑；lmax為材料樣本中顆粒的最大長度；ρ0為顆粒材料的密度；ρb為顆粒材料的堆積密度使用美國IDT公司的IDT-OS10-4K UlTRA HD高速數(shù)字相機進行拍照，拍照幀率為300ifps，即每2幀照片間隔1/300is。據(jù)相關(guān)研究(Bagnold， 1956)，選擇觀測斜槽中下部顆粒的運動狀態(tài)。

圖 4 碎屑顆粒混合材料釋放前狀態(tài)Fig. 4 Initial condition of mixed quartz granular materials before released

1.3 斜槽中混合顆粒的運動狀態(tài)

試驗前，將混合顆粒放置在擋板上部(圖 4)。擋板打開后，顆粒體沿底板滑下。試驗結(jié)束后，選取碎屑顆粒進入平穩(wěn)流動階段(約0.05is)的圖像進行分析，每2幀照片選取1張展示在圖 5中。受圖像像素限制，大顆粒較明顯，小顆粒則較模糊。具體過程描述如下：

(1)當混合顆粒進入平穩(wěn)流動階段時(圖 5a)，很多大顆粒已位于流體表面。此時的相對時間點是(258/300=0.860i000)s，顆粒a和b混合在流體中，且恰好在表面露出，下滑速度(x方向，圖 6)：va=1.75 m·s-1，vb=1.40 m·s-1。

(2)顆粒a在(262/300)is時刻到達流體表面(但未脫離)； 至(264/300)is，其與細顆粒體(淺色)之間沒有了陰影的聯(lián)結(jié)，說明顆粒a已脫離細顆粒體表面。相較于(258/300)is時刻，顆粒a在x方向運動了約3.3icm。此后，顆粒a逐漸遠離淺色流體； 至(268/300)is，仍處于上升階段。在(270/300)is時刻，顆粒a開始下降； 到(272/300)s時，顆粒a進入滑槽轉(zhuǎn)角段。這一段已堆積了大量的碎屑體，顆粒a很快停積在已有堆積體上。

圖 5 不同粒徑混合顆粒流體在斜槽中的運動過程Fig. 5 Series of snapshots of mixed quartz granular materials moving down the chute圖中箭頭所指為跳躍運動較明顯的石英砂顆粒

(3)顆粒b在(260/300)s時刻到達流體表面； 至(262/300)is完全脫離顆粒流，其頂部在y方向刻度達到1.5icm，此時，vb=1.56m·s-1。至(264/300)is，顆粒b頂部在y方向達到1.8icm刻度； 至(266/300)is，其頂部在y方向仍然在1.8icm刻度附近(圖 5e)； 兩個時刻的坐標近似，說明顆粒b在兩個時刻之間達到位移最大值，(264/300)is時刻位于上升階段，(266/300)is時刻位于下降階段。至(268/300)is，顆粒b落回流體中，并停滯在流體表面。此后，顆粒b在流體表面沿x方向運動，y方向位移變化較小。

(4)顆粒c在(268/300)is時刻從顆粒流體中顯露出來； 在(270/300)is時刻，其頂部在y方向達到1.6icm刻度； (272/300)is時刻，頂部y向刻度達到1.8icm。

圖 6所示為顆粒a和顆粒b在x方向的速度，可以看到它們在跳躍階段的速度值均在1.50～1.70im·s-1之間。這些速度值是通過跟蹤顆粒上游邊界的位移后換算得到的。

從碎屑流體中大顆粒的運動過程(圖 5)和沿x方向的速度變化(圖 6)，可以發(fā)現(xiàn)：

(1)在快速運動的斜槽流體中，小粒徑顆粒在流體下部沿有機玻璃底面平穩(wěn)流動，而大粒徑顆粒不斷地從平穩(wěn)層流中躍起，又落下。說明伴隨著顆粒流的剪切運動產(chǎn)生了一個垂直于x方向的力(Py)，該力將大粒徑顆粒從流體下部推到上部，并將其拋起。

(2)大粒徑顆粒跳躍過程僅在斜槽中下段才能夠被明顯觀察到。說明只有當顆粒運動速度達到一定值后，產(chǎn)生的法向力(Py)才能夠克服顆粒重力，將其拋起。

(3)大粒徑顆粒上移后遺留下來的空間被細顆粒占據(jù)，且由于小顆粒的粒徑遠小于大顆粒體的空隙尺寸，這會使小顆粒在重力作用和滑移振動的雙重作用下，主動沿大顆粒之間的縫隙運動到混合粒徑流體的底部，造成小顆粒主要分布在流體下部，而大粒徑顆粒逐漸向上層聚集。

圖 6 跳躍顆粒x方向的速度曲線Fig. 6 Evolution of the speed in x direction of particle a and particle ba、b分別表示圖 5、圖6中跳躍石英砂顆粒a和b的運動速度

2 不同粒徑混合體斜槽流的堆積特征

試驗結(jié)束后的堆積體形態(tài)如圖 7所示，其中圖 7a是堆積體正視圖，圖 7b是側(cè)視圖。可以看到：

圖 7 粒徑混合顆粒的堆積特征Fig. 7 Depositing characteristics of grains of different size材料共計3 L，其中， 7.5imm石英砂顆粒， 1000icm3； 1.0imm石英砂顆粒， 2000icm3； a. 堆積體正視圖； b. 堆積體側(cè)視圖

(1)堆積體總長約56icm(表面斜長)，前緣位于水平槽段，后緣位于傾斜槽段。其中位于水平槽段的堆積體長約24icm，約占總長度的43%。

(2)從正視圖看(圖 7a)，堆積體6～23icm刻度段大粒徑顆粒分布密度較高； 其次是44～54icm刻度段。在23～44icm區(qū)段，大粒徑顆粒的分布密度較小，但比較均勻。

(3)在堆積體后部，即2～6icm刻度段，存在一個小顆粒區(qū)，區(qū)內(nèi)無大顆粒； 在堆積體前部，即54～58icm刻度段，存在一個大粒徑顆粒稀少區(qū)。

(4)從側(cè)視圖(圖 7b)可知，小粒徑顆粒主要分布于堆積體下部，而大粒徑顆粒主要分布于堆積體的中上部及表面，大顆粒間隙由小粒徑顆粒填充。

圖 8 堆積體分解示意圖Fig. 8 Details of the separating arrangement of accumulation

為獲得堆積體內(nèi)部大顆粒的空間分布規(guī)律，開展12組滑槽試驗，其中， 6組試驗堆積體如圖 8a所示等厚分層分析，上下共分5層； 6組試驗堆積體如圖 8b所示等距分段分析，前后分6段，每段長9～10icm。然后篩分并稱重，計算大顆粒在不同層位和段位的質(zhì)量百分比，繪制大顆粒質(zhì)量百分比曲線(圖 9)。以此來分析堆積體的粒序堆積特征：

圖 9 堆積體不同位置大顆粒質(zhì)量百分比曲線Fig. 9 Mass percentage curve of large particles in different arrangement of accumulationa. 不同層位大顆粒質(zhì)量百分比曲線; b. 不同區(qū)段大顆粒質(zhì)量百分比曲線

(1)在垂向(Y向)上，越往下7.5imm粒徑顆粒的含量越低(圖 9a)。第1層大顆粒質(zhì)量百分比達到55.06%～64.41%，在最底層(第5層)大顆粒的質(zhì)量百分比僅為5.47%～8.67%，相差近8～10倍，差異顯著。

(2)在滑移方向(X向)上，堆積體后部a區(qū)段和b區(qū)段大顆粒的質(zhì)量百分比最大，分別為42.86%～50%和38.52%～45.45%； 越向前，大顆粒含量越小，至e區(qū)段出現(xiàn)一個小增長(圖 9b)。這樣，在X方向上，大顆粒質(zhì)量百分比曲線呈現(xiàn)后高前低的雙峰形態(tài)。

(3)大粒徑顆粒在垂向的分布規(guī)律印證了碎屑流堆積體中的反粒序分級結(jié)構(gòu)，但其在滑移方向的雙峰形分布規(guī)律則需要進一步在碎屑流實例中進行驗證。

3 巖質(zhì)滑坡-碎屑流堆積體塊石粒徑分布實例

碎屑流堆積體中存在的反粒序結(jié)構(gòu)已在眾多案例中被證實(王玉峰等， 2012)，本節(jié)主要用實例對堆積體中存在的大塊石含量雙峰形分布特性進行驗證分析。

3.1 貴州納雍普灑村崩塌-碎屑流塊徑分析

圖 10所示為貴州納雍縣普灑村崩塌-碎屑流(簡稱普灑村崩塌， 2017年8月28日發(fā)生)的無人機正射影像圖(鄭光等， 2018)。沿碎屑流運動方向，由崩塌后緣130im處開始(此處為堆積體后緣邊界，向后為基巖陡坡，坡表無堆積殘留)，每隔50im劃出1個寬100im的區(qū)域，共得13個區(qū)域，編號A1～A13。分別對13個區(qū)域內(nèi)可見的塊石粒徑進行統(tǒng)計分析。

圖 10 普灑村崩塌碎屑流塊石統(tǒng)計分區(qū)Fig. 10 Aerial image of Pusacun rock avalanche which isdivided into 13 areas for grain statistic

受航拍圖片分辨率限制(可分辨最小塊徑為0.25im)，將每個分區(qū)的顆粒直徑以2im間隔分為6個范圍(<2im， 2～4im， 4～6im， 6～8im， 8～10im，大于10im)，取左開右閉區(qū)間統(tǒng)計每個粒徑范圍內(nèi)塊石的數(shù)量，計算不同粒徑等級塊石在各區(qū)域所占比例，繪制直方圖(圖 11)，并結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查，可以看到：

(1)堆積體上部主要以大于1im的塊石為主，泥土等極細粒和細粒位于堆積體下部。

(2)對于小于2im的塊石，堆積體后部的A1、A2區(qū)含量較多，而A3區(qū)、A4區(qū)和A5區(qū)小粒徑較少； 從A3區(qū)開始越往堆積體前部，小顆粒在堆積塊石所占的比例增加。2im以下的塊石占比，A3區(qū)最低，含量為36.61%。

(3)對比圖 11中a～di4張不同粒徑塊石含量柱狀圖，小于2im的塊石含量在A3、A4區(qū)出現(xiàn)小值(鞍部)，而兩端含量較高； 2～4im的塊石含量在A8區(qū)間附近出現(xiàn)小值(鞍部)； 4～10im塊石含量小值(鞍部)出現(xiàn)在A7區(qū)附近，A4區(qū)和A8區(qū)分別是其峰值區(qū)。

(4)堆積體中2～4im粒徑的塊石含量與小于2im的塊石含量的變化趨勢相反，但均具有雙峰形分布形態(tài)。

總體來說，粒徑大于4im的塊石含量少，構(gòu)成普灑村崩塌堆積體宏觀骨架的粒徑區(qū)間為2～4im，該粒徑區(qū)間的塊石含量分布(圖 11b)具有明顯的雙峰形態(tài)。

3.2 四川茂縣新磨村滑坡-碎屑流塊徑分析

受圖像分辨率限制(可分辨最小塊徑0.6im)，將每個分區(qū)的顆粒直徑間隔2im分為6個范圍，取左開右閉區(qū)間統(tǒng)計每個粒徑范圍內(nèi)塊石的數(shù)量，并計算不同粒徑等級塊石在各區(qū)域所占比例，繪制如圖 13所示直方圖。可以看到：

圖 11 不同粒徑等級在普灑村崩塌-碎屑流各區(qū)域所占比例Fig. 11 Deposit particle size distributions in different areas of Pusacun rock avalanche

圖 12 新磨村滑坡-碎屑流體分區(qū)示意圖Fig. 12 Aerial image of Xinmocun landslide which isdivided into 45 areas for grain statistic

圖 13 不同粒徑等級在新磨村滑坡-碎屑流各區(qū)域所占比例Fig. 13 Deposit particle size distributions in different areas of Xinmocun landslide

(1)堆積體后部A1～A3區(qū)小于2im的塊石含量超過50%，由圖 13可知，該區(qū)域中大塊石極少，主要為因粒徑太小而無法分辨的白區(qū)。

(2)小于2im的塊石，A1區(qū)含量最高，然后開始逐漸降低，至A11區(qū)時降低到谷底，在A12～A22區(qū)之間有回升，但基本處于20%～30%之間； 至A23區(qū)后，含量開始劇增，至堆積體最前部達到峰值，約為65%。

(3)2～4im區(qū)間及4～6im區(qū)間的塊石含量變化趨勢相近，且與小于2im的塊石含量變化趨勢相反。2～6im塊石含量在A11區(qū)域達到第1個峰值，在A12～A22區(qū)域則在高含量值附近做小趨勢變化，在A30區(qū)附近達到小值(鞍部)，其后含量又開始回升。整個趨勢呈一個雙峰形(圖 13b、圖 13c)，只是第2個峰值較小。

(4)對于6～10im直徑的塊石(圖 13d)，主要分布在堆積體上部的A4～A25區(qū)域，前部堆積體中含量相對較少，A40區(qū)以后甚至已經(jīng)沒有了。

(5)大于10im的大塊石的最少，主要分布在A4～A23區(qū)和A35～A43區(qū)，每個區(qū)只有1～2塊。A24～A34之間的10個區(qū)域無大于10im塊石。

圖 14 碎屑流堆積體中大塊石分布模式圖Fig. 14 Conceptual models of particle distribution in accumulation of granular flowa. 大塊石沿滑移方向分布模式曲線； b. 大塊石在堆積體中的分布特征圖； c. 大塊石沿堆積體深度的分布模式曲線

經(jīng)分析可知，大于2im的塊石的含量分布形式，從堆積體后部至前部，都呈雙峰形態(tài)，且第1個峰值大于第2個峰值，堆積體中部的大塊石含量最低。這與滑槽試驗的結(jié)果是一致的。堆積體中大塊石含量分布模式圖如圖 14所示。

4 碎屑流物質(zhì)運動中的分選成因分析

滑坡-碎屑流的運動機理是非常復(fù)雜的，據(jù)統(tǒng)計，目前約有4大類20余種碎屑流運動機理模型(鄭光， 2018)。基于碎屑流滑槽試驗研究和實例堆積體塊石分布分析，作者認為是彌散應(yīng)力和振動篩分以及兩者相互耦合作用形成了堆積體中的反粒序和雙峰型分布特征。其中，彌散應(yīng)力來自于顆粒流內(nèi)部顆粒間的相互碰撞和剪切作用，而振篩作用的動力來源為碎屑流滑移區(qū)不規(guī)則起伏引起的碎屑體振蕩，以及由粒徑差異造成的動量不均衡碰撞。

4.1 彌散應(yīng)力的作用

由于顆粒流是一種比較特殊的兩相流，顆粒之間的碰撞作用占優(yōu)勢，而流體相的影響則可忽略。這樣，碎屑流的應(yīng)力可以由3部分組成(王光謙， 1989)，即：

τtotal=τcoulomb+τdispersive+τcollision

其中，τcoulomb為庫侖摩擦力，與顆粒受到的剪切速率無關(guān)，為顆粒間的連續(xù)接觸力，僅在很低的剪切速度和近乎密實的高濃度條件下才占主要作用，在高剪切速率和低顆粒濃度條件下，庫侖摩擦力可忽略不計，故在碎屑流運動中可不考慮τcoulomb項的影響。τcollision是碎屑顆粒間的碰撞作用力。τdispersive指彌散應(yīng)力，是由于顆粒做彌散運動發(fā)生位置交換而引起動量交換所產(chǎn)生的。這3種力隨顆粒不同的運動條件而相互消長。

對于彌散壓力在碎屑遠程運動中的作用，Bagnold(1956)發(fā)現(xiàn)彌散壓力與剪切速率，以及顆粒的半徑的平方成正比，也就是說當碎屑流的剪切速率越大，彌散壓力越大； 顆粒的半徑越大，受到的彌散壓力越大。具體函數(shù)表達如式(1)。

(1)

這里，R是顆粒的半徑，d是顆粒之間的平距距離，φ是速度矢量相對于垂直方向的夾角，λ=2R/(d-2R)是顆粒的線性濃度，C是0.5階的幾何因子，U是剪切運動速度，ρ是顆粒流的密度。PN是垂直于流向的，τ是由顆粒碰撞引起的剪應(yīng)力。

當由顆粒碰撞剪切形成彌散壓力PN大于顆粒的重力時，會將顆粒推到高速運動的流體表面，圖 5就展示了這一過程。

4.2 振動篩分

在熱力學(xué)體系中，任何物質(zhì)都會朝著能量最低的穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化。對于密度相近的巖石碎屑物質(zhì)來說，混合體系中存在著粒徑大小不一的顆粒，當沒有外力作用時，其相對分布狀態(tài)不會發(fā)生改變。一旦該體系受到外力的作用，小顆粒就具有沿重力方向向大顆?？p隙運動，并將其填滿的趨勢，最終小顆粒填滿大顆粒下部，并開始支撐大粒徑顆粒，直至達到系統(tǒng)均勻分布的平衡狀態(tài)。

另有研究者通過開展試驗發(fā)現(xiàn)，在垂向振動過程中顆粒體內(nèi)形成了一個對流的垂向循環(huán)(Umbanhowar et al., 1998)，容器中心的顆粒向頂部移動，然后向外擴散后從容器壁附近下降。由于小顆粒的推動，大粒徑顆粒漂移到頂部，在這里大顆粒由于尺寸太大而被困住而不再受到下降對流的影響。通過調(diào)整振動頻率，可以在試驗顆粒體中形成數(shù)量不一的垂向循環(huán)(鄭文， 2013)。

總之，外部的振動作用使碎屑流顆粒發(fā)生了分聚現(xiàn)象。對于崩塌-滑坡-碎屑流來說，碎屑流體在遠程運動過程中受到沿途崎嶇不平的地形影響，與河谷岸坡不斷地發(fā)生碰撞和剪切作用，引起內(nèi)部的巖石塊體之間不斷的相互摩擦、碰撞和振動，形成一系列發(fā)振位置和方向都隨機的振動激勵源。這一過程使滑坡體自身所具有的勢能和動能不斷地向內(nèi)部振動能轉(zhuǎn)化，使得碎屑體不斷地受到振動篩分和振動對流的作用，從而形成上大下小的反粒序堆積結(jié)構(gòu)。

圖 15 碎屑流體前部停積過程模式圖Fig. 15 Schematic diagram of processes at work by kinematic sieving

在流體的前鋒位置碎屑體最先停積，大粒徑顆粒在慣性作用下多匯聚在堆積體前部，使其百分比含量較高(圖 15)； 而尾端碎屑體由于處于碎屑流的停積階段，厚度較薄，且多為單顆粒層運動，粒徑間隙大，使小粒徑顆粒在重力和振動作用下運動到流體下部，造成大塊石多分布在碎屑流堆積體后部表層，從而使碎屑流堆積體中大塊石的分布沿滑移方向具有雙峰分布規(guī)律。

5 結(jié)論與認識

通過開展滑槽試驗研究了碎屑流堆積體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并對2處碎屑流實例的堆積體做了大塊石含量分析，研究了大粒徑塊石的分布規(guī)律，得到以下主要結(jié)論：

(1)開展碎屑流滑槽試驗，利用高速相機觀測了大粒徑顆粒在碎屑流剪切運動過程中的遷移規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在粒徑混合流體中，大粒徑顆粒會逐漸向流體表面運動并做跳躍運動，以脫離“流體”表面。作者認為這是顆粒所受的彌散壓力在克服顆粒重力作用后的宏觀表現(xiàn)。加之碎屑流運動過程產(chǎn)生的振動篩分作用，使小顆粒沿大顆粒之間的縫隙向下滑落，共同作用形成了碎屑流堆積體中的反粒序堆積結(jié)構(gòu)。

(2)通過分析堆積體中大顆粒含量，發(fā)現(xiàn)停積的堆積體不僅在深度方向上存在反粒序結(jié)構(gòu)特征，在滑移方向上大顆粒的含量分布具有雙峰形態(tài)特征。這兩種堆積特征在茂縣新磨村滑坡和納雍普灑村崩塌堆積體的塊石分布規(guī)律中得到驗證。

(3)通過研究顆粒的停積過程，發(fā)現(xiàn)前鋒位置的碎屑體最先停積，使大粒徑顆粒在慣性作用下多匯聚在堆積體前部，使其含量較高； 而尾端碎屑體由于處于碎屑流的停積階段，厚度較薄，且多為單顆粒層運動，粒徑間隙大，使小粒徑顆粒在重力和振動作用下運動到流體下部，造成大塊石多分布在堆積體后部表層，從而使碎屑流堆積體中大塊石的分布沿滑移方向具有雙峰形態(tài)。

碎屑流在遠程運動過程中，其內(nèi)部顆粒間的相互作用是非常復(fù)雜的，且滑體受到運動路徑上底滑面凹凸不平的碰撞-激振作用，使得碎屑流體與下伏滑床之間會產(chǎn)生強大的振動力和空氣壓力，所以很多學(xué)者不僅在研究碎屑體的堆積特征(許強等， 2016； 王畯才等， 2017)，還在研究碎屑體的氣墊效應(yīng)(殷躍平等， 2012)、觸變液化效應(yīng)、含水碎屑體基底不排水剪切的雪橇模型(Sassa， 2000)等。這些效應(yīng)或特性難以在某一個碎屑流模型試驗中完全重現(xiàn)，F(xiàn)riedman et al.(2006)認為，雖然常規(guī)模型試驗?zāi)軌蚰M滑坡-碎屑流的一些特征，例如堆積物的形狀等，但是卻在模擬它的高速遠程效應(yīng)機制方面有很大局限性。因為碎屑流的基底摩擦力減小所需的邊界條件或者所需的碎屑物質(zhì)體積、壓力等條件都是普通物理模型試驗所無法模擬的。因此，本文所開展的試驗僅僅是反映了干碎屑流在遠程運動后的堆積特征，并得到了兩個實例的驗證。作者用彌散應(yīng)力和振篩作用對上述特征的成因進行了解釋，但是哪一個是主要作用，哪一個只是輔助，還需要在后續(xù)研究中進行深入探討。