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汶川地震東河口巨大山體拋射高速潰流的動力學分析

已有 1181 次阅读 2018-8-21 18:12 |系统分类:海外观察

汶川地震東河口巨大山體拋射高速潰流

動力學分析

纪念汶川地震10周年之八

岳中琦


昨天2018820日星期一)上午10:40到12:20,应邀、代表香港地質學會在《2018海峽兩岸三地工程地質研討會》做了本文题目的大会特邀演讲。演讲内容请参见附件的报告摘要。

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这次两岸三地研讨会由台灣的中央大學地球科學學院、地球環境資源與災害協會,内地的中國地質學會工程地質專業委員會、成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室,和香港的香港地質學會共同举办。會議主題包括土木工程建設之工程地質,能源與資源開發之工程地質,環境染整治之工程地質,和災害治理之工程地質。

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会议地点在台灣桃园市的中央大學的地球科学学院。

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最令我高兴地是,又见到不少内地和台湾的新老朋友。特别是《2018 海峽岸地下水與水文地質應用研討會》也同时举,联合开幕,惊喜见到了多年未见的水文地质专业老朋友。聆听了長安大學彭建兵教授和台湾交通大學廖志中教授的大会特邀演讲。他们分别代表内地和台湾,他们的演讲内容分别是黄土地裂缝与滑坡灾害防治和臺灣軟岩質河床的沖蝕為及其影響。

这次研讨会的另一个特色是,所有参会人员均交会议注册费、自负交通和住宿费。这给主办单位减轻了不少负担,也使得两天的会议注册费仅仅1000港币(含午餐和晚宴)。

在昨天中午午餐后,参观了环境优美的中央大学绿色校园。

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2019海峽兩岸三地工程地質研討會》将具体由香港地質學會在香港大学校园举办。我们土木工程系将给予协助。 

 2018年8月21日17:50写成于港大602办公室

附件

汶川地震東河口巨大山體拋射高速潰流動力學分

岳中琦

香港大學土木工程學系教授

 

2008512日下午228, 災難性的汶川大地震突然在我國四川省龍門山發生了。汶川大地震出現了很多地震地質現象。它們包括:地表同震破裂主要發生在煤體和土體中;地震斷裂帶相鄰城鎮的破壞存在巨大差別;地震瞬時天空變黑變昏;山地大量氣體溢出、噴出、爆炸和閃光;主震逆沖斷裂而大地永久合並沉降;四川盆地數千米厚含煤地層和巨量异常高壓天然氣體儲存變化;紫坪鋪水庫水巨浪翻涌;宏觀震中區空氣普遍立即降溫;災區普遍降大雨兩日;先聽到地聲後才感到地動;大範圍山體岩體的粉碎性破裂和高速遠程運移;數十個山體孤立巨大堅硬岩石破碎和近水平拋飛。

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本報告將在彙報這些地震宏觀現象的基礎上,詳細研究和分析在汶川大地震瞬間,青川東河口巨大山體拋射高速潰流的成因與機理。被拋射山體岩石體積在6×10624×106m3之間,飛躍距離在7501000 m 之間。原來山體坡度大約 28度。飛移岩體碰撞、鏟刮前方溝穀山坡,而改變方向、再高速滑動。之後,第二次碰撞、鏟刮前方溝穀山坡,又改變方向、再高速移動。最大移動水平距離在2.42.6km之間,整體移動角爲14度,散落堆積的破碎岩土體面積爲1.1×106m2。高速破碎岩體掩埋了4個村莊和一所小學,導致了780人死亡。

根據地下深部極高壓甲烷氣體在斷裂帶製造地震假說,本報告提出和建立了一個動力學模型和推導出了相應的理論公式,再反算這個巨大山崩飛移和高速滑移與碰撞的整個動力學過程。根據山體飛移痕迹,找到了拋飛移的最大和最小位移區間。用這最大和最小拋飛移距離,計算發現這個巨大山體物質需要在0.1秒中之內高速度加速。在初始0.012秒時,最大向上加速度需要在360710m/s2(38g71g)之間,水平加速度需要在6601250m/s2 (65g125g)之間。在初始的0.50.6秒中內,被拋飛的巨大岩體的向上速度需要有2739m/s,相應水平速度需要有5777m/s。在第一次與前方山坡碰撞時,巨大岩體飛行時間約1214秒,總速度在100130m/s之間。在碰撞轉向後,岩體可以在摩擦角度30度的平緩山坡地上繼續高速滑行、再碰撞、改變方向再滑行,直到所觀測到的滑坡前緣山坡。巨大山體高速拋飛運動和滑移所需要的總時間可能在60秒鐘以內。

關鍵詞:汶川地震、高速遠程滑坡、極高壓氣體、甲烷、東河口、動力學

《2018海峽兩岸三地工程地質研討會》大會手冊,第2頁。



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1 赫荣乔

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