陳 興，趙 洲，魏江波，許 沖

馬邊滑坡運動特征及沖擊強度的數(shù)值研究

陳 興1，趙 洲1，魏江波1，許 沖2

(1. 西安科技大學(xué) 地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710054；2. 應(yīng)急管理部國家自然災(zāi)害防治研究院，北京，100085)

滑坡運動堆積特征及其沖擊強度研究對滑坡風(fēng)險定量評估具有重要意義。通過對四川樂山市馬邊滑坡基本特征調(diào)查，利用支持向量機模型(SVM)和顆粒流方法(PFC)，對滑坡巖土體細觀強度參數(shù)進行反演和標定，結(jié)合UAV數(shù)據(jù)生成滑坡區(qū)高精度DEM，在此基礎(chǔ)上，重構(gòu)馬邊滑坡三維顆粒流數(shù)值模型，模擬并研究滑坡的運動堆積和沖擊過程。結(jié)果表明：馬邊滑坡運動時長32 s，主滑時間16 s，運動開始5 s后速度達到峰值，為10.2 m/s；滑坡中后部巖土體運動跡線為直線型，中前部運動跡線成擴散狀態(tài)，最終呈扇形堆積；滑坡在坡腳處的沖擊力可達1.5×109N，并隨著坡腳距的增大，沖擊力呈現(xiàn)出指數(shù)衰減特征。研究結(jié)果與滑坡運動過程實際視頻解譯結(jié)果及堆積現(xiàn)狀基本一致，相關(guān)研究方法為滑坡定量風(fēng)險評估提供借鑒。

馬邊滑坡；支持向量機模型；顆粒流方法；滑坡運動特征；沖擊強度

滑坡風(fēng)險定量預(yù)測研究對滑坡災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)具有重要的理論和實際意義。隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)值方法已成為模擬和分析滑坡致災(zāi)過程的重要研究途徑，因其具有成本低、參數(shù)設(shè)置靈活、不受尺寸約束、兼容性強、重復(fù)計算等優(yōu)點，近年來得到了廣泛的應(yīng)用[1]。

目前，研究人員基于不同理論與本構(gòu)模型開發(fā)了可用于模擬滑坡變形、失穩(wěn)破壞、運動、堆積等過程的數(shù)值模擬軟件，如FLAC、MatDEM、UDEC、DDA、PFC、MassMov2D、Massflow、DAN等。其中，顆粒流(Particle Flow Code，PFC)程序能夠模擬介質(zhì)開裂、分離等不連續(xù)現(xiàn)象，非常適合滑坡動力學(xué)特征的模擬分析[2-3]，廣泛應(yīng)用于滑坡變形破壞特征分析、運動過程模擬和堆積特征研究等方面。Tang Chaolung等[4]、陳達等[5]基于PFC2D軟件對滑坡體在不同工況下的破壞特征進行了模擬，對滑坡關(guān)鍵部位顆粒的位移、速度進行監(jiān)測，對其運動特征進行了分析；Lo Chiaming等[6]和周禮等[7]運用PFC3D對滑坡的運動特征和堆積范圍進行深入研究；Zou Zongxing等[8]和胡曉波等[1]分別基于PFC2D、PFC3D在研究滑坡運動基本參數(shù)的基礎(chǔ)上，討論了滑坡運動過程中能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系。相比滑坡運動堆積過程的模擬，對滑坡沖擊致災(zāi)能力或沖擊強度的數(shù)值研究對滑坡風(fēng)險定量預(yù)測具有更加重要的實際意義。當(dāng)前對滑坡沖擊強度研究僅限于理想邊坡或簡化模型試驗的數(shù)值模擬， Li Bin 等[9]基于PFC2D對理想化滑坡撞擊擋土墻進行了一系列的數(shù)值試驗，得出了坡體幾何形狀、滑體移動距離、墻體位置和滑面摩擦力對墻體沖擊力的影響；Gao Ge等[10]和Bi Yuzhang等[11]基于PFC3D方法，結(jié)合模型試驗研究了斜坡土體對擋墻的沖擊強度。

隨著無人機(UAV)技術(shù)的日趨成熟，大范圍高精度數(shù)字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)的構(gòu)建及其在滑坡三維數(shù)值模型研究中應(yīng)用越來越廣泛，而基于高精度DEM的滑坡沖擊強度模擬和應(yīng)用研究較少。同時，應(yīng)用PFC方法進行滑坡過程模擬研究的最大難點，在于設(shè)置符合滑坡巖土體宏觀力學(xué)特征的細觀強度參數(shù)，傳統(tǒng)參數(shù)標定方法中往往需要通過大量模擬和試算加以確定，計算過程相當(dāng)繁瑣。為此，筆者將統(tǒng)計學(xué)習(xí) VC 維(Vapnik- Chervonenkisdimension)和結(jié)構(gòu)風(fēng)險最小化理論的監(jiān)督學(xué)習(xí)分類模型—支持向量機模型(Support Vector Machine，SVM)引入滑坡數(shù)值模型相關(guān)參數(shù)的標定當(dāng)中。該算法采用核映射思想，在解決小樣本、非線性、高維數(shù)的問題時表現(xiàn)出很好的優(yōu)勢[12]。由于SVM算法的優(yōu)越性，其在工程地質(zhì)領(lǐng)域受到廣泛應(yīng)用，包括滑坡敏感性評價[13]、邊坡穩(wěn)定性分析[14]、巖土體變形預(yù)測[15]及巖土參數(shù)反演[16]等諸多方面，在巖土體參數(shù)的快速學(xué)習(xí)和智能標定等方面具有顯著的優(yōu)勢。

綜上，為對滑坡動力學(xué)過程進行分析，并對沖擊后造成的致災(zāi)強度進行定量化研究，筆者以四川省樂山馬邊滑坡為研究對象，在野外調(diào)查基礎(chǔ)上，采用SVM和PFC相耦合的滑坡巖土體細觀參數(shù)標定新方法，根據(jù)UAV所采集的高精度DEM數(shù)據(jù)，構(gòu)建顆粒流滑坡三維數(shù)值模型，進而反演分析馬邊滑坡運動堆積特征與沖擊強度大小，以期為滑坡定量評價提供新的思路。

1 馬邊滑坡概況

馬邊滑坡位于四川省樂山市馬邊彝族自治縣三河口鎮(zhèn)星星村(圖1a)?；掳l(fā)生于2018年5月5日12︰30，造成坡腳100 m公路掩埋，馬邊河堵塞?；聟^(qū)在一年中呈現(xiàn)冬干春旱夏洪秋澇的降雨特征，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。出露地層巖性主要為三疊系中統(tǒng)雷口坡組(T2)頁巖、板巖，夾石膏，以及二疊系中統(tǒng)(P2)砂巖與粉砂巖[17]。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，馬邊滑坡平面呈“梨”形，相鄰于右側(cè)古滑坡?；禄昂缶壐叱碳s1 350 m，坡腳高程約1 195 m，前后緣高差約155 m，主滑方向258°，滑坡所處區(qū)域河谷深切，地形高差大，坡度約60o (圖1b)。

圖1 四川省樂山馬邊滑坡分布

如圖2所示，滑坡發(fā)生后，其后緣及兩側(cè)分別因受拉張和剪切作用形成高低不一的陡坎，出露的基巖面上風(fēng)化裂隙較為發(fā)育，造成前緣坡腳處河流堵塞，形成堰塞湖?；露逊e體產(chǎn)狀為258°∠30°，堆積區(qū)最大寬度約220 m。

圖2 馬邊滑坡災(zāi)后航拍圖

2 馬邊滑坡三維模型構(gòu)建

2.1 巖土體細觀參數(shù)確定

本文引入支持向量機與顆粒流方法相耦合的機器學(xué)習(xí)法(SVM-PFC)，進行馬邊滑坡巖土體宏細觀參數(shù)的標定。該方法是將大量基于PFC的單軸壓縮試驗結(jié)果數(shù)據(jù)通過支持向量機模型進行學(xué)習(xí)，建立宏細觀參數(shù)之間的非線性映射關(guān)系模型，從而反演計算巖土體細觀強度參數(shù)，其參數(shù)標定流程如圖3所示。

根據(jù)上述SVM模型宏細觀參數(shù)標定方法與巖石實際宏觀強度參數(shù)可得對應(yīng)滑坡體細觀強度參數(shù)，見表1。

在PFC3D中使用表1參數(shù)進行虛擬單軸壓縮試驗，其試算結(jié)果與室內(nèi)土工試驗所獲得的巖土體宏觀力學(xué)參數(shù)基本吻合(圖4)，從而證明SVM-PFC耦合方法進行巖土體細觀參數(shù)標定具有較高的可靠性，進而可使用表1中相關(guān)參數(shù)構(gòu)建馬邊滑坡的三維顆粒流模型。

圖3 SVM-PFC耦合方法標定巖土體細觀強度參數(shù)流程

2.2 馬邊滑坡模型構(gòu)建

使用UAV(DJ Pro4)對馬邊滑坡進行航測，基于無人機影像，生成分辨率為0.15 m的DEM數(shù)據(jù)，并以此為基礎(chǔ)，利用PFC3D顆粒流程序構(gòu)建三維滑坡模型(圖5)。同時，在滑坡前、中、后設(shè)置監(jiān)測點，以便于研究滑坡運動特征(圖6)。

滑坡在運動過程中，滑面參數(shù)對滑坡體運動狀態(tài)影響較大，通過試驗和分析[8,18]，滑面摩擦系數(shù)設(shè)置為滑面靜摩擦系數(shù)(滑面傾角的正切值)的1/3倍，即wall=(tan45o)/3=0.33，同時，考慮到復(fù)雜的地形和植被特征，以及移動過程中滑坡對地表的刮擦和氣墊效應(yīng)，結(jié)合已有經(jīng)驗，設(shè)置坡面摩擦系數(shù)為0.35[4,19]。

表1 滑坡巖土體顆粒細觀參數(shù)

E為壓縮彈性模量；UCS為無側(cè)限單軸抗壓強度；n為泊松比

圖5 馬邊滑坡三維數(shù)值模型

圖6 監(jiān)測點位置及編號

3 滑動過程模擬及結(jié)果分析

3.1 滑動過程模擬

從圖7可知，通過建立的馬邊滑坡三維模型反演其滑動全過程，滑坡從失穩(wěn)滑移到停止運動的整個運動總持續(xù)32 s，主滑時間 16 s?；逻\動前期，前緣鎖固段未出現(xiàn)明顯位移(圖7a)，之后在滑體自重作用下發(fā)生破壞，前緣剪出口土體產(chǎn)生明顯位移(圖7b)，從而使滑坡失穩(wěn)并整體下滑?；瑒娱_始5 s 左右滑坡體整體運動速度達到最大值，局部速度至少達到12 m/s(圖7b)。隨著滑體碰撞、崩解及摩擦對能量的耗散，滑坡運移速度逐漸減緩(圖7c—圖7e)，在滑動32 s 后大部分滑體停止運動并堆積于斜坡坡腳，此時滑坡處于相對靜止階段，且部分土體仍存在較小的運動速度(圖7f；圖8a)。

該滑坡反演結(jié)果與滑坡實際滑動過程視頻解譯結(jié)果基本吻合[17]。

在滑坡運動模擬過程中，對其后緣、中部和前緣各位置處選取的特征顆粒進行實時監(jiān)測速度(圖8)。由圖8可知，滑坡各部運動速度特征均表現(xiàn)為隨時間的增大先快速增大，后緩慢減小的特征?；潞缶壠骄俣确逯导s8.5 m/s，中部滑體約9.8 m/s，前緣約 10.8 m/s，滑坡達到各部位速度峰值在4～8 s，滑坡體前緣速度峰值高于后緣速度峰值，且滑坡體前緣速度達到峰值與相對停止運動時間均早于后緣，表現(xiàn)為后緣運動的滯后性。同時，在滑坡體前緣相對靜止階段，后緣存在少部分巖土體仍在緩慢向下滑動。

通過自編FISH函數(shù)進行滑坡體整體平均運動速度與平均位移的實時監(jiān)測。滑坡平均速度表現(xiàn)為先快速增大，后逐漸減小的特征，5.3 s時達峰值，約10.2 m/s，最遠滑移距離約120 m(圖9)。

文獻[20]中的采用Scheidegor法進行理論計算滑坡整體峰值速度約為 11.4 m/s，與模擬結(jié)果10.2 m/s較為相近，由于理論計算并未充分考慮滑坡運動期間巖石塊體間的摩擦、碰撞及沖擊耗能，導(dǎo)致理論計算結(jié)果稍高于模擬結(jié)果。

3.2 堆積特征分析

根據(jù)滑坡滑動過程的模擬分析，滑坡滑前最大寬度約100 m，滑坡區(qū)最大寬度約220 m，馬邊滑坡滑源區(qū)與堆積區(qū)有一定的重疊，滑坡堆積體掩埋道路，堵塞河道，這一結(jié)果與滑坡發(fā)生后的調(diào)查結(jié)論完全一致(圖10，圖2)。

為更直觀地分析滑坡巖土體的運動堆積特征，將滑體不同部位的顆粒進行分組顯示，從染色分組的顆粒在滑前與滑后的位置對比(圖10)可得，滑體大部分巖土體顆粒的空間排列次序在滑坡運動前后未發(fā)生明顯變化，僅滑體尾部巖土體顆粒在滑坡運動后發(fā)生了一定程度的混合。

圖7 馬邊滑坡運動過程

圖8 馬邊滑坡不同位置速度

圖9 馬邊滑坡平均速度與位移

通過對滑體不同部位顆粒運動軌跡的監(jiān)測(圖11)，滑體尾部顆粒運動軌跡呈匯聚狀(圖11a)；滑體中后部顆粒運動跡線基本為直線型，堆積與滑前寬度相近(圖11b)；由于滑坡前緣地形開闊，中前部顆粒向前運動的同時向兩側(cè)擴散，呈扇形展布特征(圖11c，圖11d)。堆積體后緣部分位于滑坡區(qū)，與滑坡區(qū)產(chǎn)生一定的重疊，與滑坡實際堆積特征相符。這些特征均表明，利用離散元方法對馬邊滑坡堆積特征的模擬具有較高適用性。

圖10 馬邊滑坡滑動后堆積特征

圖11 顆粒運動跡線跟蹤圖

3.3 沖擊強度研究

滑坡失穩(wěn)后的運動沖擊，一般都會對其運動方向上分布的建筑物、基礎(chǔ)設(shè)施等造成不同程度的損毀。因此，滑坡沖擊致災(zāi)能力或致災(zāi)強度的預(yù)測研究具有重要的意義。

目前研究人員多選擇滑坡速度、動能、沖擊力這3個指標來表征滑坡的致災(zāi)能力或沖擊致災(zāi)強度大小[21-22]。本文選擇滑坡在運動過程中作用于單位面積的沖擊力指標來表征馬邊滑坡的沖擊強度大小。通過在主滑方向上距離斜坡坡腳不同位置(簡稱為坡腳距，用i表示)處構(gòu)建豎直剛性墻，并監(jiān)測單位面積墻體所受滑坡沖擊力與時間、坡腳距之間的變化特征，以此來分析滑坡對不同坡腳距位置處承災(zāi)體的沖擊作用，從而間接評價滑坡的致災(zāi)強度大小。由于距坡腳56.5 m外是河谷且無建筑物，因而將剛性墻設(shè)置在56.5 m內(nèi)。在該范圍內(nèi)設(shè)置8個滑坡沖擊力測試剛性墻(圖12)，分別模擬和監(jiān)測剛性墻所受水平?jīng)_擊力大小。

根據(jù)模擬測試結(jié)果，當(dāng)擋墻坡腳距不同時，滑坡沖擊力隨坡腳距的增大明顯減小(圖13)。在初始滑動階段，由于滑坡前緣顆?？焖倥鲎矒鯄?，沖擊力曲線出現(xiàn)一個極大值點，顆粒在碰撞后立即減速，甚至出現(xiàn)回彈現(xiàn)象，因此，沖擊力在極大值后出現(xiàn)短暫減小。隨著滑坡堆積體體積的不斷增大和持續(xù)沖擊，沖擊力隨時間的增加而增大，當(dāng)滑坡減速堆積并最終停止運動后，沖擊力逐漸趨于穩(wěn)定，并表現(xiàn)為滑坡堆積體對墻體的靜止土壓力。

圖12 擋墻沖擊力測試數(shù)值模型

圖13 不同坡腳距處滑坡沖擊力隨時間的變化曲線

通過對不同坡腳距處初始碰撞階段的最大沖擊力(local max)和靜止土壓力(s)進行統(tǒng)計和分析，得到初始最大值local max、靜止土壓力s分別與坡腳距i之間的關(guān)系，如圖14所示，式中0≤i≤56.5 m。

圖14中關(guān)系式表明，以沖擊力指標所表征的馬邊滑坡致災(zāi)強度大小隨著滑坡在水平地面運動距離的增大而減小，并在運動停止前呈現(xiàn)出指數(shù)衰減的特征。local max隨著i的增大而減小程度要比s顯著。

從滑坡破壞及運動過程分析可知，當(dāng)滑坡體在整體發(fā)生破壞并沿滑面運移到斜坡坡腳時，由于具有較大的體積和速度，因而在坡腳處具有最大的沖擊力強度，隨著滑坡體與水平地面的碰撞、摩擦運動等，滑坡內(nèi)部能耗與地面之間的摩擦能耗增加，導(dǎo)致滑坡土體顆粒運動速度變緩，沖擊力減小，滑坡沖擊強度也隨之降低。

圖14 馬邊滑坡沖擊力隨坡腳距的變化曲線

4 結(jié)論

a. 基于SVM和PFC方法能夠快速、有效地學(xué)習(xí)和標定，獲取滑坡巖土體的摩擦角、黏聚力等強度參數(shù)，并與室內(nèi)三軸試驗結(jié)果進行對比，其結(jié)果滿足模擬要求。

b. 根據(jù)滑坡反演分析結(jié)果，滑坡中后部顆粒運動跡線基本為直線型，滑坡中前部滑體顆粒運移至河谷處呈扇形堆積特征，且模擬滑坡堆積形態(tài)與其真實堆積特征基本一致。

c.滑坡運動總時長約32 s，運動開始5 s后速度達到峰值10.2 m/s，運動沖擊后不同滑坡坡腳距處的最大沖擊力和最終土壓力均隨著坡腳距的增大而呈現(xiàn)出指數(shù)衰減特征，且隨著坡腳距的增大，最大沖擊力比靜止土壓力衰減更加顯著。

[1] 胡曉波，樊曉一，唐俊杰. 基于離散元的高速遠程滑坡運動堆積特征及能量轉(zhuǎn)化研究：以三溪村滑坡為例[J]. 地質(zhì)力學(xué)學(xué)報，2019，25(4)：527–535.

HU Xiaobo，F(xiàn)AN Xiaoyi，TANG Junjie. Accumulation characteristics and energy conversion of high-speed and long-distance landslide on the basis of DEM：A case study of Sanxicun landslide[J]. Journal of Geomechanics，2019，25(4)：527–535.

[2] LO Chiaming，LEE Chingfang，HUANG Weikai. Failure mechanism analysis of rainfall-induced landslide at Pingguang stream in Taiwan：Mapping，investigation，and numerical simulation[J]. Environmental Earth Sciences，2016，75(21)：1–20.

[3] SHI Chong，LI Dejie，CHEN Kaihua，et al. Failure mechanism and stability analysis of the Zhenggang landslide in Yunnan Province of China using 3D particle flow code simulation[J]. Journal of Mountain Science，2016，13(5)：891–905.

[4] TANG Chaolung，HU Jyrching，LIN Minglang，et al. The Tsaoling landslide triggered by the Chi-Chi earthquake，Taiwan：Insights from a discrete element simulation[J]. Engineering Geology，2009，106(1/2)：1–19.

[5] 陳達，薛喜成，魏江波. 基于PFC2D的劉澗滑坡破壞運動過程模擬[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2018，46(4)：115–121.

CHEN Da，XUE Xicheng，WEI Jiangbo. Simulation of failure process of Liujian landslide based on PFC2D[J]. Coal Geology & Exploration，2018，46(4)：115–121.

[6] LO Chiaming，LIN Minglang，TANG Chaolung，et al. A kinematic model of the Hsiaolin landslide calibrated to the morphology of the landslide deposit[J]. Engineering Geology，2011，123(1/2)：22–39.

[7] 周禮，范宣梅，許強，等. 金沙江白格滑坡運動過程特征數(shù)值模擬與危險性預(yù)測研究[J]. 工程地質(zhì)學(xué)報，2019，27(6)：1395–1404.

ZHOU Li，F(xiàn)AN Xuanmei，XU Qiang，et al. Numerical simulation and hazard prediction on movement process characteristics of Baige landslide in Jinsha river[J]. Journal of Engineering Geology，2019，27(6)：1395–1404．

[8] ZOU Zongxing，TANG Huiming，XIONG Chengren，et al. Kinetic characteristics of debris flows as exemplified by field investigations and discrete element simulation of the catastrophic Jiweishan rockslide，China[J]. Geomorphology，2017，295：1–15.

[9] LI Bin，XING Aiguo，XU Chong. Simulation of a long-runout rock avalanche triggered by the Lushan earthquake in the Tangjia Valley，Tianquan，Sichuan，China[J]. Engineering Geology，2017，218(29)：107–116.

[10] GAO Ge，MEGUID M A. On the role of sphericity of falling rock clusters-insights from experimental and numerical investigations[J]. Landslides，2018，15(2)：219–232.

[11] BI Yuzhang，HE Siming，DU Yanjun，et al. Effects of the configuration of a baffle-avalanche wall system on rock avalanches in Tibet Zhangmu：Discrete element analysis[J]. Bulletin of Engineering Geology and the Environment，2019，78：2267–2282.

[12] 楊帆，許強，范宣梅，等. 基于時間序列與人工蜂群支持向量機的滑坡位移預(yù)測研究[J]. 工程地質(zhì)學(xué)報，2019，27(4)：880–889．

YANG Fan，XU Qiang，F(xiàn)AN Xuanmei，et al. Prediction of landslide displacement time series based on support vector regression machine with Artificial Bee Colony algorithm[J]. Journal of Engineering Geology，2019，27(4)：880–889．

[13] 譚龍，陳冠，王思源，等. 邏輯回歸與支持向量機模型在滑坡敏感性評價中的應(yīng)用[J]. 工程地質(zhì)學(xué)報，2014，22(1)：56–63.

TAN Long，CHEN Guan，WANG Siyuan，et al. Landslide susceptibility mapping based on Logistic Regression and Support Vector Machine[J]. Journal of Engineering Geology，2014，22(1)：56–63.

[14] 羅戰(zhàn)友，楊曉軍，龔曉南. 基于支持向量機的邊坡穩(wěn)定性預(yù)測模型[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2005，24(1)：144–148.

LUO Zhanyou，YANG Xiaojun，GONG Xiaonan. Support Vector Machine model in slope stability evaluation[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2005，24(1)：144–148.

[15] 周超，殷坤龍，曹穎，等. 基于誘發(fā)因素響應(yīng)與支持向量機的階躍式滑坡位移預(yù)測[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2015，34(增刊2)：4132–4139.

ZHOU Chao，YIN Kunlong，CAO Ying，et al. Displacement prediction of step-like landslide based on the response of inducing factors and Support Vector Machine[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2015，34(Sup.2)：4132–4139.

[16] 孫明志，戴文亭，孫思博，等. 基于GA–SVM巖土參數(shù)反演的改進PBA工法研究[J]. 地下空間與工程學(xué)報，2020，16(4)：1163–1171.

SUN Mingzhi，DAI Wenting，SUN Sibo，et al. Research on the improvement of PBA construction method based on GA-SVM[J]. Chinese Journal of Underground Space and Engineering，2020，16(4)：1163–1171.

[17] MA Siyuan，XU Chong，SHAO Xiaoyi，et al. Geometric and kinematic features of a landslide in Mabian Sichuan，China，derived from UAV photography[J]. Landslides，2018，16(2)：373–381.

[18] 曹文，李維朝，唐斌，等. PFC滑坡模擬二、三維建模方法研究[J]. 工程地質(zhì)學(xué)報，2017，25(2)：455–462.

CAO Wen，LI Weichao，TANG Bin，et al. PFC study on building of 2D and 3D landslide models[J]. Journal of Engineering Geology，2017，25(2)：455–462.

[19] WEI Jiangbo，ZHAO Zhou，XU Chong，et al. Numerical investigation of landslide kinetics for the recent Mabian landslide(Sichuan，China)[J]. Landslides，2019，16(11)：2287–2298.

[20] SCHEIDEGGER A E. On the prediction of the reach and velocity of catastrophic landslides：2F，1T，14R. ROCK MECHANICS，V5，N4，1973，P231–236[J]. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences & Geomechanics Abstracts，1974，11(3)：65.

[21] 吳越，劉東升，李明軍. 巖體滑坡沖擊能計算及受災(zāi)體易損性定量評估[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2011，30(5)：901–909.

WU Yue，LIU Dongsheng，LI Mingjun. Impact energy calculation for rock slope and quantitative assessment of vulnerability for element at risk[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2011，30(5)：901–909.

[22] 張志東，樊曉一，姜元俊. 巖土體顆粒級配對滑坡碎屑流沖擊力力鏈特征的影響[J]. 山地學(xué)報，2020，38(3)：402–415.

ZHANG Zhidong，F(xiàn)AN Xiaoyi，JIANG Yuanjun. Effect of granularity of rock and soil mass on regularity of impact force chain in a fluidized landslide[J]. Mountain Research，2020，38(3)：402–415.

Numerical study of Mabian landslide kinematics and impact intensity

CHEN Xing1, ZHAO Zhou1, WEI Jiangbo1, XU Chong2

(1. College of Geology and Environment, Xi’an University of Science and Technology, Xi’an 710054, China；2. National Institute of Natural Hazards, Ministry of Emergency Management of China, Beijing 100085, China)

study of landslide kinematics and impact intensity is of great significance for quantitative assessment of landslide risk. In this paper, the basic characteristics of Mabian landslide(occurred on May 5, 2018) in Leshan City, Sichuan Province were investigated. The support vector machine(SVM) model and particle flow method(PFC) were used to calibrate the meso-strength parameters of landslide rock and soil. Combined with the UAV data, the high-precision DEM of landslide area was generated. On this basis, the three-dimensional PFC model of Mabian landslide was reconstructed and simulated. The movement, accumulation and impact process of landslide are studied. The results show that: the movement of Mabian landslide lasted 32 seconds, main sliding time is 16 seconds, and the peak velocity is 10.2 m/s after 5 seconds; the movement trace of rock and soil in the middle and rear of the landslide is linear, while the middle and front of the landslide is in a diffusion state, and finally in a fan-shaped accumulation; the impact force of the landslide at the slope foot can reach 1.5×109N, and the impact force presents the exponential attenuation characteristicswith the increase of the movement distance. The results are basically consistent with the actual video interpretation results of landslide movement and accumulation, and the related research methods could provide references for quantitative risk assessment of landslide.

Mabian landslide; Support Vector Machine(SVM); Particle Flow Code(PFC); landslide kinematics; impact intensity

P642

A

1001-1986(2021)04-0234-08

2021-01-31；

2021-06-09

國家自然科學(xué)基金項目(41661144037，41302276)；國家重點研發(fā)計劃課題(2017YFB0504104)

陳興，1995年生，男，陜西西安人，碩士研究生，從事地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價研究. E-mail：695395874@qq.com

趙洲，1978年生，男，寧夏隆德人，博士，副教授，從事地質(zhì)環(huán)境調(diào)查評價相關(guān)研究. E-mail：594682159@qq.com

陳興，趙洲，魏江波，等. 馬邊滑坡運動特征及沖擊強度的數(shù)值研究[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2021，49(4)：234–241. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2021.04.028

CHEN Xing，ZHAO Zhou，WEI Jiangbo，et al. Numerical study of Mabian landslide kinematics and impact intensity[J]. Coal Geology & Exploration，2021，49(4)：234–241. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2021.04.028

(責(zé)任編輯 周建軍)