5月12日，成都山地所何思明研究員團隊在國際地學領域頂級期刊、自然指數期刊Geophysical Research Letters發(fā)表了題為“An empirical power density-based friction law and its implications for coherent landslide mobility”的論文。該論文揭示了高速遠程滑坡超強運動的功密度摩擦弱化機理。 

　　高速遠程滑坡具有超強流動性和規(guī)模效應，其內在機制是國際學術界長期高度關注的熱點和難點問題，嚴重影響了災害風險評估的可靠性和精度。高速遠程滑坡摩擦弱化機制現有速度弱化和法向應力弱化兩種觀點，速度和法向應力弱化從速度和滑體厚度兩個不同層面描述摩擦弱化，會造成同一位置有不同摩擦系數的悖論。 

　　為解決這一問題，博士生鄧宇在導師何思明研究員指導下，在該論文中提出了基于功率密度（功率密度指滑面剪切應力和剪切速度的乘積，表示剪切帶內溫度的增加速度和顆粒的破碎速度）摩擦弱化機制。從能量角度解讀高速遠程滑坡摩擦弱化具有更為深刻的物理含義，可以將高速滑坡的熱效應、顆粒破碎、磨蝕、聲學液化等假說都歸結為功密度弱化機制。 

　　研究團隊通過收集近280組巖石高速旋轉摩擦試驗數據，將試驗巖樣分為高溫下穩(wěn)定礦物（包含石英，正長石，斜長石等）、高溫下發(fā)生脫水反應礦物（包含高嶺石，蒙脫石，石膏等）和高溫下發(fā)生脫碳反應礦物（石灰石，大理石等）三類。通過對試驗數據進行整理、擬合和分析（圖1）發(fā)現，功率密度弱化模型相對于速度弱化模型和法向應力弱化模型具有更好的趨勢和相關性。通過對比不同尺寸式樣（25mm直徑，40mm直徑，1m長寬）的摩擦系數及弱化距離變化趨勢，發(fā)現式樣尺寸越大，摩擦系數和弱化距離下降得越早，這種重要的尺寸效應將為我們推廣實驗尺度變化趨勢到自然滑坡尺度提供重要支撐。 

　　以上研究成果得到了國家重點研發(fā)計劃課題（2017YFC1501003）、國家自然科學基金重大項目（41790433）的支持。 

　　文章鏈接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2020GL087695

基于高速摩擦試驗數據擬合結果

不同尺寸試驗數據對比