【摘 要】
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落石是一种常见的山区地质灾害,具有发生频率高、随机性强、突发性高等特点,在世界范围内普遍发生,落石严重威胁山区居民生命财产与交通安全。破碎可改变落石的运动路径,进而影响落石危害范围。然而,目前相关研究较少涉及落石运动中的破碎现象以及破碎对落石运动路径、堆积范围的影响机制。因此,本文以落石为研究对象,采用物理模型实验和离散元数值模拟相结合的方法,聚焦落石破碎过程与破碎特征,探究在源区块体强度、块体形
【基金项目】
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冻土冻融灾害及重大冻土工程病害,第二次青藏高原综合科学考察研究专题（2019QZKK0905）； 综合灾害风险评价与防御,第二次青藏高原综合科学考察研究专题（2019QZKK0906）； 高原峡谷区内外动力耦合致灾机理,国家自然科学基金—川藏铁路重大基础科学问题专项（41941017）；
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落石是一种常见的山区地质灾害,具有发生频率高、随机性强、突发性高等特点,在世界范围内普遍发生,落石严重威胁山区居民生命财产与交通安全。破碎可改变落石的运动路径,进而影响落石危害范围。然而,目前相关研究较少涉及落石运动中的破碎现象以及破碎对落石运动路径、堆积范围的影响机制。因此,本文以落石为研究对象,采用物理模型实验和离散元数值模拟相结合的方法,聚焦落石破碎过程与破碎特征,探究在源区块体强度、块体形状、下落高度、沿斜坡运动距离、斜坡角度条件下的落石碎屑化运动特征、破碎特征与堆积特征,分析不同初始条件下落石运动、破碎及堆积规律,揭示落石碎屑化运动及停积机制。通过上述研究,本文主要得到以下结论:（1）落石碎屑化堆积具有分区堆积特征,破碎产生的小粒径碎块和粉末主要堆积于斜坡与底面间转折处附近,所形成的堆积区域范围较大,连续性较强（块体相互接触密集）。破碎产生粒径较大碎块停积时,离散性强,在运动路径上不存在连续堆积现象。下落高度越大,沿斜坡运动距离越大,斜坡角度越大,落石块体形状中长度与高度差值越大,分区堆积特征愈加明显。（2）落石块体强度、下落高度、沿斜坡运动距离、块体形状、斜坡角度显著影响落石碎屑化运动、堆积特征。随着下落高度以及沿斜坡运动距离的增大,堆积范围S、最远运动距离Lr以及重心运动距离Lg随之增大;随着强度的增大,S随之减小;块体形状中长度与高度之间差值越大,S、Lr越大、Lg越小;随着斜坡角度的增大,整体上Lg呈现减小的趋势,S呈现增大的趋势。（3）落石块体强度、下落高度、沿斜坡运动距离、块体形状、斜坡角度显著影响落石破碎程度。随着强度的降低、下落高度以及沿斜坡运动距离的增大,落石破碎程度随之增大;在块体形状中长度与高度之间的差值越大,破碎程度越大;随着斜坡角度的增大,落石块体的破碎程度大体上呈现随之增大的趋势,但当斜坡角度为75°时,块体破碎程度低于斜坡角度为60°的工况,这主要是由于在这一较陡斜坡作用下,落石在转折处由于碎屑化运动形成缓冲层,从而减弱其破碎程度。（4）落石块体形状显著影响落石破碎形式、破碎过程。落石块体形状中长高比相对较大块体的破碎主要发生于沿斜坡运动过程中,块体破碎主要由于拉张作用导致,产生裂缝的方向主要为与运动方向近似平行或者近似垂直。长高比相对较小块体和立方块体破碎程度在转折处更为严重,在斜坡运动过程中,块体破碎主要是由于剪切作用导致,裂缝的方向主要与撞击点呈斜交状态。（5）破碎有助于增大落石堆积范围。通过对比分析各控制条件下落石碎屑化程度与落石堆积范围之间关系发现,落石块体的破碎程度越大,其堆积范围整体上呈增大的趋势,主要是由于落石碎屑化运动中出现的分区堆积现象导致。
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