海底滑坡塊體運(yùn)動(dòng)研究綜述＊

李家鋼，修宗祥，申 宏，江鳳鳴

（1.中海油研究總院，北京 100027；2.國家海洋局 第一海洋研究所，山東 青島 266061；3.中國石油天然氣管道工程有限公司，河北 廊坊 065000）

隨著海洋油氣資源的深入開發(fā)和利用，作業(yè)場區(qū)和工程設(shè)施建設(shè)逐漸向深水區(qū)發(fā)展。同時(shí)海洋油氣生產(chǎn)平臺、海底管道、海底電纜等海洋設(shè)施面臨的海底地質(zhì)災(zāi)害問題也越來越復(fù)雜，極易受到破壞并造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失甚至人員傷亡。海底滑坡作為在近海三角洲以及大陸坡范圍常見的一種地質(zhì)過程，已成為對海洋工程結(jié)構(gòu)甚至人類生命安全威脅最大的地質(zhì)災(zāi)害之一［1－3］。

海底滑坡區(qū)別于陸上滑坡的最大不同點(diǎn)，是其發(fā)生后，即使在地形坡度很小的情況下，其形成的碎屑流憑借 “滑水”（Hydroplaning）效應(yīng)［4－5］，可高速滑動(dòng)至數(shù)百千米遠(yuǎn)［6－7］，這種高速?zèng)_擊將可能給海底設(shè)施造成破壞性影響［8］。如1929年加拿大海域的Grand Banks滑坡最高速度達(dá)到70km／h左右，滑動(dòng)了約850km，并破壞了那里的海底通訊電纜［9－10］。所以海底滑坡一旦發(fā)生，不僅僅會(huì)影響滑坡源區(qū)上部的結(jié)構(gòu)物，也可能對附近或者土體運(yùn)移范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)物造成破壞。深水陸坡區(qū)油氣資源豐富，同時(shí)也為海底滑坡與土體長距離運(yùn)移提供了有利條件［11］。而且由于水深較大，海底地貌崎嶇復(fù)雜，海底結(jié)構(gòu)物破壞后的維修難度、維修費(fèi)用均相對較大，甚至無法修復(fù)［12］。

因此，對于這類地區(qū)的海洋工程選址與結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，不僅需要對海底斜坡穩(wěn)定性及海底滑坡觸發(fā)機(jī)制進(jìn)行科學(xué)評價(jià)，更應(yīng)明確海底滑坡一旦發(fā)生后，失穩(wěn)巖土體的運(yùn)移對海底結(jié)構(gòu)物的潛在沖擊影響［13－14］。目前這也成為當(dāng)今國際海洋地質(zhì)災(zāi)害研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。本文章綜合論述國內(nèi)外關(guān)于海底滑坡發(fā)生后土體運(yùn)動(dòng)的相關(guān)研究進(jìn)展，為進(jìn)一步開展海底斜坡失穩(wěn)后塊體運(yùn)移研究提供參考，對促進(jìn)我國今后的海底滑坡地質(zhì)災(zāi)害評價(jià)與防治將會(huì)起到一定的幫助作用。

1 海底滑坡特征識別

由于環(huán)境條件和技術(shù)條件的限制，目前還難以直接觀察監(jiān)測到海底斜坡的破壞過程以及破壞后塊體的長距離運(yùn)移過程［15－16］。因此對于海底滑坡的研究，多從已發(fā)生的典型滑坡入手，研究海底斜坡破壞及其土體運(yùn)移機(jī)制。認(rèn)識海底滑坡最直接的手段就是運(yùn)用海洋地球物理調(diào)查技術(shù)對典型海底滑坡的海底形態(tài)、沉積物變形、地層結(jié)構(gòu)開展調(diào)查。近幾十年以來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，尤其是聲學(xué)探測設(shè)備如高精度高分辨率的多波束測深系統(tǒng)、高分辨率的地層剖面儀系統(tǒng)、旁掃聲納系統(tǒng)以及高分辨率的單道與多道地震技術(shù)的利用，使獲得準(zhǔn)確詳細(xì)的海底地形地貌和地層剖面資料成為可能［17－25］。

如挪威著名的Storegga、Finneidfjord、Tranadjupet、Andoya、Hinlopen等滑坡［26－29］。另外，地中海［30－32］、非洲［33－35］、中南美洲［36－37］以及北美的加拿大東海岸、墨西哥灣、馬里蘭陸坡、阿拉斯加灣東北部、加利福尼亞等地的海底滑坡［38－39］也通過海洋地球物理調(diào)查技術(shù)獲得了詳細(xì)的海底形態(tài)、沉積物變形、地層結(jié)構(gòu)等信息，為進(jìn)一步開展海底滑坡觸發(fā)機(jī)制與塊體運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究提供了準(zhǔn)確的現(xiàn)場資料。國內(nèi)針對海底地質(zhì)災(zāi)害問題，也運(yùn)用海洋地球物理調(diào)查技術(shù)取得了大量研究成果。馮文科等［40］發(fā)現(xiàn)南海北部113°～117°之間的陸架和陸坡轉(zhuǎn)折地帶，有大片海底滑坡分布。陳俊仁與楊木壯［41］根據(jù)1970－1995年間南海測深、旁側(cè)聲納、淺層剖面、單道地震、多道地震、柱狀取樣等多種地球物理調(diào)查資料，指明南海具有多種潛在的地質(zhì)災(zāi)害。賈永剛與單紅仙［42］利用精密的深度記錄儀，高分辨率的地震剖面儀和旁側(cè)掃描聲納，結(jié)合海底鉆探、取樣、測試及室內(nèi)土工分析，得到了與黃河口海底不穩(wěn)定性有關(guān)的水下底坡的形貌特征、沉積物類型、空間分布及基本物理力學(xué)性質(zhì)。劉保華等［43］根據(jù)單道地震資料和沉積物柱狀樣分析認(rèn)為滑塌和重力流是沖繩海槽西部陸坡（東海陸坡）碎屑沉積物向海槽搬運(yùn)的重要方式。孫運(yùn)寶等［44］利用二維、三維地震資料，結(jié)合多波束水深測量，在南海北部白云凹陷發(fā)現(xiàn)大型海底滑坡，并分析了其幾何形態(tài)與變形特征。胡光海［45］利用多波束水深數(shù)據(jù)形成的三維海底形態(tài)，在東海中部陸坡識別出一百多處海底滑坡，并通過特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析了海底滑坡的分布規(guī)律。吳時(shí)國等［46］根據(jù)南海北部陸坡海底地形地貌資料和地震資料，得到了該區(qū)塊體搬運(yùn)沉積體系的識別特征并明確了其分布范圍。國家海洋局第一海洋研究所承擔(dān)的國家科技重大專項(xiàng)子課題“荔灣3－1氣田不良地質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)技術(shù)”，運(yùn)用國家十一五“863”計(jì)劃最新技術(shù)成果，在荔灣3－1氣田開展高分別率淺層多道地震勘測，并結(jié)合多波束、側(cè)掃和淺剖以及重力取樣土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析識別出了荔灣3－1氣田海底管道路由區(qū)上陸坡區(qū)到陸架外緣130～1 600m水深范圍內(nèi)的不良地質(zhì)災(zāi)害［47］。

2 海底滑坡計(jì)算方法

對于海底滑坡來說，人們主要關(guān)注兩個(gè)方面。一個(gè)是海底斜坡的穩(wěn)定性問題，另一個(gè)就是斜坡失穩(wěn)后土體對影響范圍內(nèi)海底工程設(shè)施的影響［1］。對于海底斜坡的穩(wěn)定性問題，極限平衡法與數(shù)值方法已得到相對成熟的應(yīng)用與發(fā)展，胡光海曾針對兩者優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了論述［48］。本研究主要針對海底斜坡失穩(wěn)后土體運(yùn)移計(jì)算方法的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展進(jìn)行論述。沖擊作用寬度與沖擊速度是決定海底斜坡失穩(wěn)后土體對影響空間范圍內(nèi)海洋工程結(jié)構(gòu)物破壞程度的重要因素［49］。因此，海底滑坡塊體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)預(yù)測成為當(dāng)今國際上研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)問題。

海底斜坡土體失穩(wěn)后，有的只發(fā)生有限變形的滑動(dòng)和滑塌，而有的逐漸崩解演變?yōu)榱鲃?dòng)［1］。目前還很難有一種模型或理論，能夠表征海底滑坡完整的發(fā)展運(yùn)移過程［14］。對于有限的滑動(dòng)、滑塌或者斜坡破壞初期來說，土體空間上保持連續(xù)且變形相對較小，采用完全或更新Lagrangian格式的有限元法能夠獲得較高的計(jì)算精度。但若變形較大時(shí)，網(wǎng)格將發(fā)生畸變將導(dǎo)致該法計(jì)算精度迅速降低甚至無法完成計(jì)算。針對這一問題，NOH提出了任意拉格朗日－歐拉法（ALE法）［50］，該法吸取拉格朗日和歐拉法的優(yōu)點(diǎn)，計(jì)算網(wǎng)格可獨(dú)立于物質(zhì)坐標(biāo)系和空間坐標(biāo)系在空間中以任意形式運(yùn)動(dòng)，能夠準(zhǔn)確描述物體的移動(dòng)界面，并維持單元的合理形狀，拓寬了有限元大變形問題的應(yīng)用空間。劉開富等［51］采用滑坡算例對ALE法與更新Lagrangian法進(jìn)行了對比，前者能有效改善網(wǎng)格畸變問題。但ALE也并非嚴(yán)格意義上的大變形分析，網(wǎng)格嚴(yán)重扭曲甚至重疊時(shí)，仍然存在無法求解的問題。相比ALE法，網(wǎng)格重劃分與映射技術(shù)是處理大變形的另一有效手段［52］，該法沒有ALE中的網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)，當(dāng)網(wǎng)格變形過大時(shí)，直接終止計(jì)算并在當(dāng)前構(gòu)型基礎(chǔ)上進(jìn)行網(wǎng)格重劃，并將前一步網(wǎng)格上的變形、位移和力映射到新網(wǎng)格上繼續(xù)計(jì)算。此法雖然更適合大變形問題，但網(wǎng)格重劃分與映射過程會(huì)造成計(jì)算精度的損失，耗時(shí)較大，而且三維網(wǎng)格重劃分技術(shù)至今仍是世界性難題［53］。需要指出的是，有限元法要求計(jì)算空間是連續(xù)的，因此基于有限元的大變形方法適合海底滑坡前期土體運(yùn)動(dòng)變形情況，但對于滑坡后期土體演變?yōu)槟嗔骰蛩樾剂鲿r(shí)則已經(jīng)不適用，對于碎屑流前端的“拆離”現(xiàn)象［54］則更難直接求解。

海底滑坡中后期逐漸演變?yōu)樗樾剂鳎鲃?dòng)速度相對較快，流動(dòng)沉積物保持不排水狀態(tài)，呈流態(tài)特性。當(dāng)滑坡的破壞狀態(tài)進(jìn)一步演化，土體將由碎屑流演變?yōu)橐环N濁流狀態(tài)。由于濁流土體的單位容重和抗剪強(qiáng)度遠(yuǎn)低于碎屑流，因此，海底滑坡對管道和海底設(shè)施的破壞主要集中于碎屑流狀態(tài)期間［12］，必須對碎屑流的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測。由于沉積物流動(dòng)速度快，運(yùn)用土力學(xué)的方法對其特征進(jìn)行研究己經(jīng)不適用，應(yīng)采用塑性流體力學(xué)方法［1］。Imran等［55］采用 Herschel－Bulkley（n＝1時(shí)，退化為Bingham 模型）和雙線性流變模型模擬碎屑流，該模型沒有考慮“滑水”現(xiàn)象，因此與部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果［56］不符。Harbitz等［57］基于潤滑理論提出了穩(wěn)定“滑水”狀態(tài)下的一維解析模型，將上部流體簡化為剛體，底部為一厚度線性變化的水層，豎向速度假設(shè)為拋物線形分布。該模型忽略了前部、尾部及頂部的動(dòng)水壓作用，而研究表明動(dòng)水壓作用是十分重要的［14，54］。De Blasio等［58］在Imran等人的基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)的粘性流變模型，將碎屑流流動(dòng)過程分為初始流動(dòng)、產(chǎn)生水楔、“滑水”、“滑水”停止四個(gè)階段，該模型與實(shí)驗(yàn)符合較好，但臨界Froude數(shù)、初始水楔形狀、碎屑流與海床間的粗糙度高度參數(shù)等均為人為假定，還需要進(jìn)一步開展研究。多相流理論近來被引入到小尺度碎屑流流動(dòng)模擬中，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)對比證明該法可有效模擬“滑水”效應(yīng)［59－60］，尤其適合粘土含量相對較高的情況，為水下碎屑流流動(dòng)機(jī)理研究提供了新的途徑。另外，隨著計(jì)算機(jī)性能的不斷提高，無網(wǎng)格法已逐漸成為解決大變形等問題的主要方法之一。由于其基于離散點(diǎn)近似，不需要借助網(wǎng)格，從而解決了有限元和有限差分等方法在求解大變形問題時(shí)的網(wǎng)格畸變困難，為模擬海底滑坡過程提供了新的思路。楊林清［61］采用SPH深度積分模型直觀地展示了海底滑坡過程。GUE［62］采用DAMPM模型成果模擬了滑坡滑動(dòng)過程，并與離心機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果復(fù)合較好。然而，無網(wǎng)格法也存在一些固有的缺陷。其近似函數(shù)一般較為復(fù)雜，且大多數(shù)不具有插值特性，當(dāng)粒子數(shù)量較大時(shí)計(jì)算量過大。

目前，不論上述何種計(jì)算方法，都沒有涉及到海底滑坡過程中土體因海水混入導(dǎo)致的“水侵軟化”現(xiàn)象［59］以及上部運(yùn)動(dòng)土體可能對底部的侵蝕現(xiàn)象。這也是海底滑坡數(shù)值模擬在后期研究中需進(jìn)一步解決的問題。另外，針對海底滑坡或者碎屑流的數(shù)值模擬多數(shù)是針對室內(nèi)小尺度實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)用泥漿參數(shù)事先由流變實(shí)驗(yàn)獲得，而實(shí)際過程中的流變參數(shù)是不斷變化且無法預(yù)知的［58］，使其在理論分析與計(jì)算上還存在非常大的困難［59］。如何將理論模型應(yīng)用到實(shí)際大尺度海底滑坡模擬中仍然存在很大的困難。

3 物理實(shí)驗(yàn)?zāi)M

環(huán)境條件和技術(shù)條件的限制，人們難以直接觀察到海底斜坡的破壞過程以及破壞后塊體的長距離運(yùn)移狀況。物理模型試驗(yàn)仍然是研究海底滑坡機(jī)理與數(shù)值計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證的有效手段。國際上曾針對海底滑坡現(xiàn)象開展了一系列的實(shí)驗(yàn)研究工作。這些實(shí)驗(yàn)可以分為天然重力條件下的常規(guī)實(shí)驗(yàn)與離心機(jī)實(shí)驗(yàn)兩大類。

3.1 常規(guī)水槽實(shí)驗(yàn)

水槽實(shí)驗(yàn)基本上針對海底滑坡中后期碎屑流、濁流等現(xiàn)象，在天然重力作用下開展研究。Schwarz［63］是較早采用水槽開展海底滑坡沉積相關(guān)研究的，他通過將混合后的泥漿倒入10°～30°的傾斜水槽中，研究沉積速率與沉積厚度，實(shí)驗(yàn)中并沒有測量孔隙壓力。Mohrig［4，56］采用10m×3m×0.6m可調(diào)角度的玻璃壁水槽，并先后設(shè)置了軟、硬兩種底面材料模擬碎屑流的流動(dòng)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了明顯的“滑水”現(xiàn)象，為海底滑坡低角度、長距離運(yùn)移現(xiàn)象提供有力解釋。該實(shí)驗(yàn)中沒有考慮不同土體與流體類型對模擬結(jié)果的影響。Laval［64］曾將低密度的沙土進(jìn)行類似的水槽實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)沙流前端與水槽底面之間存在一薄的水層，并也認(rèn)為是發(fā)生了滑水現(xiàn)象。Marr等［65］專門分析了粘土與水的含量對泥漿流動(dòng)特性的影響，發(fā)現(xiàn)粘土含量較高時(shí)，泥漿呈現(xiàn)塑性流變特性的層流。隨著粘土含量降低，下滑泥漿端部越來越容易出現(xiàn)斷裂，但實(shí)驗(yàn)中沒有測量孔隙壓力與土體應(yīng)力。Mohrig與 Marr［66］采用聲像技術(shù)對海底滑坡碎屑流轉(zhuǎn)換為濁流現(xiàn)象進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)湍流現(xiàn)象主要集中端部，并提出了量化碎屑流端部流體對沉積層的侵蝕率框架，實(shí)驗(yàn)中同樣沒有測量孔隙壓力與土體應(yīng)力。Vendeville與Gaullier［67］采用高孔隙度沙、粘土以及粘性硅聚合物模擬滑坡土層，分析孔隙壓力與斜坡角度對海底滑坡的觸發(fā)條件，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)流體壓力可以有效觸發(fā)海底滑坡，但沒有交代所用材料的性質(zhì)參數(shù)。Ilstad等曾進(jìn)行過三組實(shí)驗(yàn)研究，第一組在前人實(shí)驗(yàn)方案的基礎(chǔ)上增加了碎屑流孔隙流體壓力與總應(yīng)力的測量，發(fā)現(xiàn)粘土相對于沙含量高時(shí)碎屑流端部發(fā)生滑水現(xiàn)象，相對較低時(shí)則出現(xiàn)湍流現(xiàn)象［68］。第二組通過高速攝像機(jī)拍攝跟蹤粒子，發(fā)現(xiàn)粘度較高時(shí)碎屑流流動(dòng)速度相對較低，且從端部往后速度逐漸變小，粘度較低時(shí)碎屑流速度相對均勻［69］。第三組實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步得到了與實(shí)際碎屑流前部“拆離現(xiàn)象”［70］。Zakeri等［71］采用水槽實(shí)驗(yàn)?zāi)M了海底滑坡產(chǎn)生的碎屑流對海底管道的沖擊影響，并提出了碎屑流沖擊管道時(shí)的拖拽力估算方法。Elverhoi等［72］借鑒前人的水槽實(shí)驗(yàn)方法，分別對高（25%）、中（15%）、低（5%）三個(gè)不同等級粘土含量的泥漿模擬結(jié)果進(jìn)行了對比。當(dāng)粘土含量較高時(shí)，即使在很小坡度下土體也可借助滑水效應(yīng)高速運(yùn)移較遠(yuǎn)的距離；當(dāng)砂的含量增加時(shí)，流體粘度降低導(dǎo)致內(nèi)部顆粒分離并形成雙層流現(xiàn)象，其中上層為低密度層細(xì)粘土和淤泥，下層為高密度層。

3.2 離心機(jī)實(shí)驗(yàn)

土是一種非線性變形材料，它的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系往往依賴于其內(nèi)部的應(yīng)力水平。當(dāng)其進(jìn)行物理模擬時(shí)，首要條件是保證模型的應(yīng)力水平與原型相同。由于實(shí)際海底滑坡的規(guī)模一般較大，前文所述常規(guī)重力環(huán)境下的小尺度水槽實(shí)驗(yàn)很難反映出實(shí)際滑坡體內(nèi)的應(yīng)力水平，這將給實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來不準(zhǔn)確性。

離心模型試驗(yàn)利用高速旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)，通過離心慣性力補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵虺叨瓤s小造成的自重應(yīng)力損失，達(dá)到與原型相同的應(yīng)力水平，因此離心實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂梢跃_復(fù)制現(xiàn)場的應(yīng)力條件。自Edouard Philips于1869年首次提出該構(gòu)想以來，離心機(jī)技術(shù)在巖土工程領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用［73］。1978年劍橋大學(xué)Schofield首次利用鼓式離心機(jī)模型試驗(yàn)進(jìn)行斜坡穩(wěn)定分析［74］，1998年西澳大學(xué)和Schofield合作建造了鼓式土工離心機(jī)［75］，1999年瑞士聯(lián)邦工學(xué)院也建造了同類型的鼓式土工離心機(jī)，我國大連理工大學(xué)也建造了國內(nèi)首臺鼓式離心機(jī)［76］。

雖然離心機(jī)實(shí)驗(yàn)技術(shù)已得到廣泛的應(yīng)用，但在海底滑坡模擬方面則相對較少。Phillips與Byrne［77］是國際上較早開展海底斜坡相關(guān)離心機(jī)模擬研究的學(xué)者，他們主要研究靜載荷作用下的海底斜坡液化問題。Zhou等［78］采用離心機(jī)實(shí)驗(yàn)研究不同加速度水平下水下斜坡的穩(wěn)定性問題，通過逐步調(diào)整斜坡角度獲得了斜坡材料分別為粉砂、細(xì)砂時(shí)斜坡的臨界坡度，實(shí)驗(yàn)中沒有討論加速度水平對結(jié)果的影響。Coulter與Phillips［79］采用離心機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)M了地震對海底滑坡的觸發(fā)作用。Coulte［80］進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)超孔隙水壓力以及液化現(xiàn)象首先在下坡區(qū)域出現(xiàn)，并向上坡方向發(fā)展，地震強(qiáng)度越大超孔隙水壓力越大，越容易發(fā)生液化，但對于小強(qiáng)度地震，土體在震后密實(shí)度增加，強(qiáng)度反而有所提高。Boylan等［81］針對深海滑坡現(xiàn)象設(shè)計(jì)出了基于鼓式離心機(jī)的海底滑坡實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，該?shí)驗(yàn)主要模擬海底滑坡的啟動(dòng)過程，并專門設(shè)計(jì)了相應(yīng)的滑動(dòng)觸發(fā)裝置。實(shí)驗(yàn)可以測試海底滑坡發(fā)生過程中三個(gè)不同階段土體的強(qiáng)度參數(shù)以及滑動(dòng)土體與海床間的相互作用。采用鼓式離心機(jī)實(shí)驗(yàn)可以完成斜坡土體從初始未擾動(dòng)狀態(tài)演化為泥流狀態(tài)的整個(gè)過程，為進(jìn)一步開展海底滑坡機(jī)理研究提供了技術(shù)支持。國內(nèi)胡光海［45］通過臂式離心機(jī)實(shí)驗(yàn)研究了不同飽和度土體模型的孔隙水壓力、土壓力和模型表面變化，并分析了土體含氣對海底穩(wěn)定性的影響。大連理工大學(xué)運(yùn)用國內(nèi)首臺鼓式離心機(jī)對海底滑坡進(jìn)行了一些探索性試驗(yàn)［62］，為我國采用鼓式離心機(jī)研究海底滑坡積累了經(jīng)驗(yàn)。

4 展 望

目前針對海底滑坡的相關(guān)研究已經(jīng)取得了很大進(jìn)展，但同時(shí)目前的技術(shù)理論方法仍然存在一些問題，需進(jìn)一步提高和改進(jìn)，以期能夠更準(zhǔn)確的描述海底滑坡的真實(shí)過程。今后海底滑坡的研究可以從以下幾方面入手：

考慮到自然條件的限制，加之觸發(fā)機(jī)制的復(fù)雜性以及觸發(fā)時(shí)間、觸發(fā)地點(diǎn)的難以預(yù)知性等，直接觀察監(jiān)測海底滑坡發(fā)生過程的數(shù)據(jù)仍然有很大的難度。因此，借助聲學(xué)探測設(shè)備，結(jié)合地質(zhì)鉆探取樣調(diào)查、物理模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬計(jì)算等方式，對已有典型滑坡開展研究，仍然是目前乃至今后認(rèn)識海底滑坡機(jī)理的主要思路。若具備條件，人為觸發(fā)手段制造小型水下滑坡，可提供真實(shí)的滑坡觀測過程。

數(shù)值模擬技術(shù)是目前能夠按真實(shí)比例進(jìn)行海底滑坡過程模擬的唯一手段。目前的數(shù)值計(jì)算方法雖然在一定程度上能夠?qū)崿F(xiàn)海底滑坡形態(tài)與特征的模擬，但是由于滑坡從觸發(fā)到后期演變?yōu)樗樾剂魃踔翝崃魇且粋€(gè)非常復(fù)雜的過程，土體在運(yùn)動(dòng)過程中因海水混入而出現(xiàn)強(qiáng)度不斷降低的“水侵軟化”現(xiàn)象，目前還沒有合適的理論模型進(jìn)行描述。今后需進(jìn)一步設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，研究不同性質(zhì)土層的軟化機(jī)理，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，完善數(shù)值計(jì)算方法。

物理模型試驗(yàn)是研究海底滑坡整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程內(nèi)在機(jī)理的最主要手段，也是驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型計(jì)算結(jié)果的重要方式。鼓式離心機(jī)通過離心力可以模擬實(shí)際規(guī)模海底滑坡土體的應(yīng)力水平，更適合模擬實(shí)際滑坡觸發(fā)以及失穩(wěn)后土體運(yùn)移的整個(gè)過程，是今后海底滑坡機(jī)理實(shí)驗(yàn)研究的主要發(fā)展方向。而如何設(shè)計(jì)有效的滑坡觸發(fā)裝置以及如何加強(qiáng)滑坡后土體參數(shù)的觀測，是采用鼓式離心機(jī)研究海底滑坡所需要重點(diǎn)解決的問題。

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