实验室滑坡动力学团队在自然指数期刊（NI）《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》上发表研究成果：剪切稀化致流态型滑坡（flowslide）超强流动性

成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室滑坡动力学团队，依托国家自然科学基金重大项目和珠峰科学研究计划，联合国内外学者在Journal of Geophysical Research: Solid Earth（《地球物理研究杂志:固体地球》）上发表题为“Flowslide High Fluidity Induced by Shear Thinning”的研究成果，该成果发现了固液两相颗粒流的“剪切稀化”特性，揭示了流态型滑坡（Flowslide）超强流动特性的物理力学机理。成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室为该成果的第一完成单位，重点实验室许强教授、胡伟教授、李延副教授联合了新西兰地质与核技术研究所、日本京都大学、意大利国家科学研究委员会的相关科学家共同科研攻关，实现了工程地质学、颗粒物理学、岩土试验力学等学科的交叉融合。

流态型滑坡（flowslide）是一类发生于饱和边坡的土体大规模流动行为，常表现出超高的运动速度与超强的流动性，因此具有极高的危害性。如2010年文家沟滑坡堆积体流滑启动转化为大型泥石流，379间房屋被冲毁掩埋，2座桥梁被毁，6人死亡或失踪；2015年深圳市光明滑坡，覆盖面积达38万平方米，造成91人死亡。

这类灾害超强流动性的机理是什么？流态型滑坡主要发生于饱和土坡，因此超孔压往往被认为是其超强流动性的根本原因。然而这一科学问题仍存在巨大争议。滑坡动力学团队通过大量的现场调查与实验分析，对这一问题有了新的认识。研究团队利用自主研发的透明环剪实验系统（图2a,b）直接观测颗粒流体，从而计算其表观粘度。实验发现：固液两相颗粒流体的表观粘度随着剪切速率的增加呈指数级骤降（“剪切稀化”效应），即滑体运动速度越高，其流动性越强（粘度越低），形成一种正反馈效应，导致流态型滑坡、大型泥石流等地质灾害表现出超乎想象的流动性(如图1所示)。研究基于实验结果构建了固液两相颗粒流流变本构模型，为流态型滑坡地质灾害的定量化预测与风险评估提供重要的理论基础。

图1 物理模型实验结果表明流态型滑坡固-液相变及其流动性由滑体剪切运动速度所决定

图2 固液两相颗粒流的超强“剪切稀化”特性

图3 Journal of Geophysical Research: Solid Earth 文章首页

原文链接和DOI：https://doi.org/10.1029/2022JB024615

引用：Hu, W., Li, Y., Xu, Q., Huang, R., McSaveney, M., Wang, G.H., Fan, Y., Wasowski, J., Zheng, Y.S. (2022). Flowslide high fluidity induced by shear-thinning. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 127, e2022JB024615

Journal of Geophysical Research: Solid Earth（《地球物理研究杂志:固体地球》，简称JGR: SE）是由美国地球物理联合会（AGU）主办的旗舰学术期刊，收录于“自然指数”（Nature index）索引，是国际地球科学领域最有影响力的学术期刊之一。