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Aug 20, 2023

퇴적물 형태와 실험실 산사태 전파에 대한 경사각의 영향

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 9452(2023) 이 기사 인용 666 액세스 측정항목 세부 정보 산사태 퇴적물은 종종 가로 능선 및 X자 모양과 같은 표면 특징을 나타냅니다.

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 9452(2023) 이 기사 인용

666 액세스

측정항목 세부정보

산사태 퇴적물은 종종 가로 능선과 X자 모양의 결합 골과 같은 표면 특징을 나타내지만, 이들의 물리적 형성 기원은 잘 알려져 있지 않습니다. 퇴적물 형태를 연구하기 위해 실험실 연구는 일반적으로 가장 단순한 산사태 기하학, 즉 미끄러지는 질량을 즉시 가속시키는 경사면과 수평면에서의 감속에 중점을 둡니다. 그러나 기존의 실험은 경사각 θ의 제한된 범위에 대해서만 수행되어 왔다. 여기에서는 고급 3D 스캐너를 사용하여 측정한 저마찰 기반을 따라 실험실 산사태의 운동학 및 퇴적물 형태에 대한 θ의 영향을 연구합니다. 낮은 θ(30°-35°)에서는 산사태 퇴적물에 대한 과도한 압박으로 형성된 가로 능선이 발견됩니다. 적당한 θ(40°–55°)에서는 공액 골이 형성됩니다. Mohr-Coulomb 실패 모델은 우리의 실험 및 자연 산사태와 일치하여 내부 마찰각을 Φ로 X자 모양의 골로 둘러싸인 각도를 90° − ψ로 예측합니다. 이는 삼축 전단 응력과 관련된 파손으로 인해 공액 골이 형성된다는 추측을 뒷받침합니다. 높은 θ(60°-85°)에서는 경사면에서 수평면으로 전환하는 동안 슬라이딩 질량의 후면이 전면에 충격을 주기 때문에 이중 격변 형태가 형성됩니다. 산사태의 전체 표면적은 내리막 운동 중에 증가하고 런아웃 중에는 감소합니다.

산사태는 매우 파괴적일 수 있으며, 특히 높은 이동성으로 인해 장거리에 걸쳐 산사태가 발생할 경우 더욱 그렇습니다1,2,3,4,5,6,7. 현장 조사 외에도 단순화된 산사태 형상의 물리적 모델을 구축하고 이에 대한 실험실 실험을 수행하여 흐름 동작을 연구할 수 있습니다8,9,10,11,12. 특히 흥미로운 것은 산사태의 퇴적물 형태인데, 이는 산사태가 일어나는 동안 진행된 세분화된 과정에 대한 정보를 전달하기 때문입니다.

이전의 물리적 모델 실험13,14,15,16,17,18,19,20 및 현장 조사16,17,21,22,23를 통해 산사태의 다양한 퇴적 형태와 물리적 기원이 밝혀졌습니다. 예를 들어, 제방 형성은 제한되지 않은 건조 입상 흐름24의 측면 경계 근처의 정적 구역과 연결되어 있습니다. 흐름 방향에 수직으로 형성되는 일반적으로 발생하는 가로 능선은 압축과 관련된 표면 특징이라는 광범위한 동의도 있습니다. 그러나 일부 대규모 산사태 퇴적물의 표면에서 관찰되는 결합 골(즉, 특징적인 X자 모양을 갖는 표면 구조)의 물리적 기원은 덜 명확합니다. 현장 조사를 바탕으로 Wang, et al.21 및 Zhao, et al.25은 산사태의 런아웃 동안 운반 평행 압축과 방사형 또는 측면 확산 사이의 상호 작용에 의해 형성되며 후자는 3축 전단 응력을 발생시킨다고 추측했습니다. 이 추측이 사실이라면 초기 산사태 가속도가 형성 과정에서 중요한 역할을 한다는 것을 의미합니다. 왜냐하면 산사태가 일어나는 동안 압축은 초기 경사면에서 훨씬 더 평탄한 경사면으로 전환하는 동안 갑작스러운 감속의 결과이기 때문입니다. 런아웃 지형. 이는 초기 경사각이 공액 골의 발생을 제어하는 ​​주요 매개변수임을 시사합니다. 이 가설을 물리적 모델 실험을 통해 테스트하는 것이 이 논문의 목적 중 하나입니다.

수많은 이전 실험실 연구에서 경사면 형상10,26,27,28,29,30,31,32,33을 조사했지만 산사태 형상, 즉 산사태 형상을 조사한 연구는 소수에 불과했습니다. 경사면을 훨씬 더 평평한 런아웃 지형으로 만듭니다. 그러나 대부분의 후자 연구는 퇴적물 형태보다는 산사태 역학에 중점을 두었습니다. 유일한 예외는 Shea와 van Wyk de Vries입니다. 이들은 퇴적물 형태만 연구했지만 접합 골은 확인하지 못했습니다. 더욱이 산사태 기하학을 기반으로 한 이전의 모든 실험실 연구에서는 넓은 범위의 경사각을 고려하지 않았습니다.