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Aug 20, 2023

堆積物の形態と実験室地滑りの伝播に対する傾斜角の影響

Scientific Reports volume 13、記事番号: 9452 (2023) この記事を引用 666 アクセス メトリクスの詳細 地すべり堆積物は、横方向の尾根や X 字型などの表面特徴を示すことがよくあります。

Scientific Reports volume 13、記事番号: 9452 (2023) この記事を引用

666 アクセス

メトリクスの詳細

地すべり堆積物は、横尾根や X 字型の共役谷などの表面特徴を示すことがよくありますが、その物理的形成の起源はよくわかっていません。 堆積物の形態を研究するために、実験室研究は通常、最も単純な地滑りの幾何学形状、つまり、水平面上で滑り塊を加速する傾斜面にすぐに続いて減速することに焦点を当てます。 しかしながら、既存の実験は、傾斜角θの限られた範囲についてのみ行われている。 ここでは、最先端の 3D スキャナーを使用して測定された、低摩擦基盤に沿った実験室地滑りの運動学と堆積物の形態に対する θ の影響を研究します。 低いθ（30°〜35°）では、地滑り堆積物上の突き上げによって形成された横尾根が見つかります。 適度なθ (40° ～ 55°) では、共役トラフが形成されます。 モール・クーロン破壊モデルは、私たちの実験と自然地滑りと一致して、X 字型の谷によって囲まれる角度を 90° − φ (内部摩擦角 φ として) と予測します。 これは、三軸せん断応力に関連した破壊により共役トラフが形成されるという推測を裏付けています。 高いθ（60°～85°）では、斜面から水平面への移行中に滑り質量の後部が前部に衝突するため、二重隆起形態が形成されます。 地滑りの全体の表面積は、下降運動中に増加し、その後、滑走中に減少します。

地滑りは、特に機動性が高いために長距離にわたって流出する場合、非常に破壊的なものとなる可能性があります1、2、3、4、5、6、7。 現地調査とは別に、単純化された地滑り形状の物理モデルを構築し、それらについて室内実験を実行することによって、その流動挙動を研究することができます8、9、10、11、12。 特に興味深いのは、地滑りの堆積物の形態です。なぜなら、それは、地滑り中に作用した粒状のプロセスに関する情報を伝えるからです。

これまでの物理モデル実験 13、14、15、16、17、18、19、20 および現地調査 16、17、21、22、23 により、地滑りのさまざまな堆積形態とその物理的起源が明らかになりました。 たとえば、堤防の形成は、閉じ込められていない乾燥した粒状の流れの側方境界近くの静的ゾーンに関連付けられています24。 また、流れの方向に対して垂直に形成される一般的に発生する横方向の隆起は、圧縮に関連した表面特徴であるという意見も広く受け入れられています 17、18、21。 しかし、いくつかの大規模な地滑り堆積物の表面で観察される共役トラフ（つまり、特徴的な X 字型の表面構造）の物理的起源は、あまり明らかではありません。 Wang ら 21 と Zhao ら 25 は、現地調査に基づいて、地滑りのランナウト中の輸送に平行した圧縮と半径方向または横方向の広がりとの相互作用によってそれらが形成され、後者は三軸せん断応力を引き起こすと推測しました。 この推測が真実であれば、地滑りのランナウト中の圧縮は、初期の斜面からより平坦な斜面に移行する際の突然の減速の結果であるため、地滑りの初期の加速度が形成過程で重要な役割を果たすことを意味します。ランナウト地形。 これは、初期傾斜角が共役谷の発生を制御する重要なパラメータであることを示唆しています。 この論文の目的の 1 つは、物理モデル実験によってこの仮説を検証することです。

これまでの多くの実験室研究では傾斜面の形状を調査していました10,26,27,28,29,30,31,32,33が、地滑りの形状、つまり地滑りの形状、つまり地滑りからの突然の遷移17,18,34または滑らかな遷移12,16を調査したものはほんのわずかでした。傾斜面からより平坦な振れ地形まで。 しかし、後者の研究のほとんどは、堆積物の形態ではなく地滑りのダイナミクスに焦点を当てていました。 唯一の例外は Shea と van Wyk de Vries16 で、彼らは堆積物の形態のみを研究しましたが、共役トラフは特定しませんでした。 さらに、地滑りの形状に基づいたこれまでのすべての実験室研究では、広範囲の斜面角度が考慮されていませんでした。