长白山天池火山千年大喷发火山碎屑流堆积相特征

发生于公元946年的长白山天池火山千年大喷发(Millennium Eruption,ME)形成的火山碎屑堆积物体积高达100~172km3,并可分为大规模的ME-Ⅰ和小规模的ME-Ⅱ两个喷发阶段。通过对围绕长白山天池火山53个典型露头剖面进行火山地质测量(单元构成、垂向堆积序列和堆积特征),结合筛析法粒度分析、偏光显微镜成分分析,刻画了长白山千年大喷发火山碎屑流堆积物特征,探讨了相和亚相划分,并建立了火山碎屑流搬运和堆积模式。根据火山碎屑的堆积特征,将长白山千年大喷发火山碎屑流堆积分为峡谷充填火山碎屑流相(包括块状峡谷充填亚相和层状峡谷充填亚相)和火山碎屑流冲击扇相(包括扇头亚相和扇体亚相)等两相四亚相。峡谷充填火山碎屑流相主要发育在天池火山锥体周缘距离喷发中心8~23km左右范围内(坡度在15°~60°之间)的火山U型谷中;火山碎屑流冲积扇相主要发育在距离喷发中心23~45km左右范围内,地形相对平缓的熔岩台地处(坡度在5°~15°之间),火山碎屑流的搬运不受地形限制,一般形成较大纵横比扇状堆积。块状峡谷充填亚相和扇体亚相以块状混杂堆积为主要特征,而层状峡谷充填亚相和扇头亚相则以多火山碎屑流单元垂向叠加为主要特征。多单元叠加现象是由搬运过程中火山碎屑流单元发生分离增生作用形成。根据火山碎屑流的最大分布范围和厚度,如果再次发生与长白山千年大喷发类似规模的普林尼式喷发,至少距长白山天池火山喷发中心45km范围内具有巨大的火山碎屑流灾害风险。该研究有利于进一步深入认识长白山千年大喷发火山碎屑流堆积物的空间分布特征和相变规律,对火山碎屑喷发灾害的预防具有指导作用。

白格滑坡-碎屑流堆积体颗粒识别与分析

受到滑坡-碎屑流灾害瞬时性及致灾性极强的影响,滑坡-碎屑流灾害往往极难直接观察研究。对其堆积体颗粒的研究是滑坡-碎屑流研究极好的切入点。为方便快捷的统计分析堆积体颗粒粒径分布,采用无人机航拍与图像识别技术相结合的方式获取堆积体粒径数据,并将PCAS软件运用于堆积体粒径识别,并提出"无人机航拍-PCAS图像识别"的粒径分析工作方法。以2018年11月3日发生的白格滑坡-碎屑流为研究案例,对滑坡-碎屑流堆积体粒度分布进行统计分析。结果显示:(1)PCAS软件能有效识别堆积体颗粒粒径;(2)堆积体中小粒径占了绝大多数,随滑坡-碎屑流运动距离增加,小粒径含量增加,且大粒径出现"双峰"现象;(3)白格滑坡斜坡堆积面密度与斜坡坡度之间存在一定关系,并推导建立了其关系的经验公式;(4)堆积体形态特征参数的变化能侧面反应滑坡-碎屑流的运动过程及运动特性。对白格滑坡-碎屑流堆积体颗粒的研究结果表明,PCAS软件应用于堆积体粒径统计分析是可靠的,能在滑坡-碎屑流研究领域发挥一定的作用。

颗粒分选对碎屑流流动性的影响研究

崩塌碎屑流是山区铁路公路常见的地质灾害之一,且具有运动速度快、规模大、冲击距离远的特征。为了探究碎屑流流动特征,本文在碎屑流物理模型试验的基础上,基于离散元数值仿真模拟实验,建立碎屑流颗粒的数值模型。研究碎屑流运动过程中在不同颗粒粒径,滑坡坡角等因素对碎屑流运动特征及堆积特征的影响。运用离散元数值模拟试验,通过设置大、中和小三种颗粒粒径和不同堆积方式对碎屑流运动过程中的颗粒分选现象及其对碎屑流流动性特征的影响进行研究,得到了不同的颗粒级配下碎屑流模型的运动状态和堆积特征。根据不同颗粒级配下碎屑流模型的运动状态和堆积特征,揭示不同坡度条件下碎屑流颗粒级配对碎屑流流动性的影响。此次研究成果加深了对碎屑流流动性特征的认识,也为日后开展碎屑研究工作和防治滑坡碎屑流的发生起到一定指导意义。

基于高精度图像识别的堆积体粒径分析

高位滑坡具有高隐蔽特性,失稳破坏后往往转化为流动性强大的碎屑流,成灾时间短暂且破坏性极强。由于碎屑流本质为碎裂岩体在重力作用下的高速远程运动,研究其堆积体的粒径分布情况用以分析灾害过程,对碎屑流危害预测具有重要意义。基于该认识,本文选用PCAS系统分析碎屑流堆积体影像数据,并基于此结果开展后续分析。本文以2017年贵州普洒村崩塌碎屑流为研究案例,步骤如下:首先,结合现场调查,拍摄无人机航拍图像;随后,统计灾害前后受灾房屋情况;最后,使用PCAS系统开展堆积体图像识别,并分析堆积体粒径分布情况以及分析粒径分布与房屋破坏之间的关系;研究可知:(1) PCAS系统识别堆积体颗粒效果好,精度高。(2)随着碎屑流的运移,堆积物小粒径占比增加。(3)大粒径出现了双峰分布,但总体上呈减少趋势。(4)在横向分布上,其一致性越来越优。(5)堆积体房屋具有"拦粗排细"的作用。综上可知,运用PCAS图像识别分析碎屑流粒径分布具有高效可靠的特点,能够在堆积体粒径识别领域发挥一定积极作用。