論從野外調(diào)查到科學(xué)實(shí)驗(yàn)論文
2008 年汶川地震以來，“堰塞湖”這個名詞逐漸走進(jìn)了人們的視野。堰塞湖是指在一定的地質(zhì)與地貌條件下，由于地震、強(qiáng)降雨或火山巖溶等原因?qū)е禄麦w、泥石流、火山噴發(fā)物、冰川堆積物等阻塞河道進(jìn)而形成的湖泊，其中因地震引發(fā)山體滑坡或崩塌，進(jìn)而阻塞河道成湖的稱為地震堰塞湖。
一直以來，學(xué)界對于堰塞湖的研究以野外調(diào)查為主，而現(xiàn)在，其研究正逐漸走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。堰塞湖具潛在的破壞性堰塞湖壩體主要是由滑坡體快速堆積所致，因而其壩體結(jié)構(gòu)較為松垮，組成物質(zhì)松散，膠結(jié)不良，顆粒相對較小，基本上處于非固結(jié)或欠固結(jié)狀態(tài)，壩體物質(zhì)的顆粒級配、壩體的形態(tài)與規(guī)模都不同于傳統(tǒng)意義上的人工土石壩，受水位及余震影響較大。
而且和人工壩體相比，沒有心墻防止?jié)B透管涌，沒有輸干區(qū)控制孔隙水壓力，也沒有溢流設(shè)施來穩(wěn)定堰塞湖水位，壩體可能會由于漫頂溢流、管涌或者滲透而被破壞，堰塞湖湖水瞬間下泄，給下游人民群眾的生命及財(cái)產(chǎn)帶來災(zāi)難性的破壞。有時堰塞湖造成的次生災(zāi)害甚至強(qiáng)于地震災(zāi)害，如1933 年8 月25 日，四川迭溪發(fā)生7.5 級大地震。地震導(dǎo)致山崩，銀瓶崖、大橋、迭溪三處崩塌產(chǎn)生的巖石將岷江堵塞。地震后，高山峽谷中出現(xiàn)一片平湖。大震后第45 天，因長時間湖水浸泡，壩體松散，加之強(qiáng)余震觸發(fā)，堰塞湖發(fā)生潰決，沖毀沿江數(shù)十公里的村鎮(zhèn)。這次地震的`主震造成約7000 人死亡，而次生堰塞湖災(zāi)害造成2 萬人喪生。已有堰塞湖研究集中在野外調(diào)查鑒于堰塞湖的巨大危險(xiǎn)性，對其進(jìn)行研究就顯得尤為重要。
迄今為止，堰塞湖的研究主要停留在野外調(diào)查及定性研究上，主要包括以下幾個方面。
一是堰塞湖壩體的組成材料研究。堰塞壩的物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征是分析其穩(wěn)定與否的基礎(chǔ)。壩體堆積物顆粒級配的獲取對于預(yù)測壩體的進(jìn)一步變化極為重要，壩體堆積物的顆粒大小影響壩體抗侵蝕的能力以及出現(xiàn)缺口后破壞的速度，還影響壩體上下游邊坡的穩(wěn)定性以及抗剪強(qiáng)度。盡管確定堰塞湖壩體堆積物的顆粒級配非常重要，但目前還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)方法，主要的原因是堆積體材料的尺寸變化幅度太大。
很多情況下，傳統(tǒng)的篩分法和移液管法并不能很好地用來分析堰塞湖壩體堆積物的顆粒級配情況，確立合理且標(biāo)準(zhǔn)的分析方法成為亟待解決的問題。
二是堰塞湖壩體破壞模式研究。當(dāng)堰塞壩承受的外力超過壩體強(qiáng)度時，壩體便發(fā)生潰決。這些外力包括堰塞湖水壓力、滲流的剪切力、漫頂以及其他水動力。John E.Costa 和Robert L.Schuster最初根據(jù)55 個潰決的堰塞湖壩體，分析堰塞湖壩體破壞主要有三種模式:壩頂溢流、潛蝕與管涌、壩坡失穩(wěn)。其中，壩頂溢流是最主要的破壞模式。這也得到了后來許多統(tǒng)計(jì)資料的印證。三是堰塞湖壩體穩(wěn)定性研究。目前，評價(jià)壩體穩(wěn)定性的方法主要分為定性分析法和定量分析法。定性分析主要通過對工程地質(zhì)條件、壩體破壞方式、影響壩體穩(wěn)定性的因素以及根據(jù)相同壩體情況進(jìn)行類比，常用圖解法、工程類比法、灰色理論法和可靠度分析法等。
定量分析則主要運(yùn)用土力學(xué)等基本理論，先通過試驗(yàn)獲得所需的物理力學(xué)參數(shù)，再進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，找出壩體的安全系數(shù)及滑動面的位置。在研究堰塞壩穩(wěn)定性時，國內(nèi)外學(xué)者主要用現(xiàn)場觀測、模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬三種方法進(jìn)行研究。科技減災(zāi)是當(dāng)前地質(zhì)災(zāi)害防治減災(zāi)方面需要加大投入的方向。
今后，堰塞湖災(zāi)害的研究將不僅通過科學(xué)試驗(yàn)來進(jìn)行，還將通過計(jì)算機(jī)模擬實(shí)際的堰塞湖，研究其物理力學(xué)特性、穩(wěn)定性等各種參數(shù)。相信在不久的將來，通過科技手段，人們一定可以將堰塞湖造成的災(zāi)害降到最小化，最大限度地保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全。
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