近日，我院地质工程系程谦恭教授团队杨情情副教授的硕士研究生任雨豪在国际著名期刊《Engineering Geology》发表论文“Solid-liquid interaction caused by minor wetting in gravel-ice mixtures: A key factor for the mobility of rock-ice avalanches”。《Engineering Geology》是工程地质领域国际老牌权威学术期刊，根据中国科学院2020年12月最新升级版SCI期刊分区，该期刊属于“地球科学综合”类与“工程地质”类一区；JCR-Q1区，2019年影响因子4.779。这是我系硕士研究生首次在该期刊发表学术论文。

冰-岩碎屑流是一种在启动时裹挟或在运动时铲刮冰屑的特殊的高速远程滑坡，常表现出巨大的体积、超高的运动速度、难以预测的超远滑距、异常高的流动性和巨大的能量等特点，往往引发震惊世人的灾难性事件。受全球气候变化影响，青藏高原冰-岩碎屑流的发生规模和频度均呈上升态势，川藏铁路冰-岩碎屑流灾害及其链生演化过程的研究迫在眉睫。

我院程谦恭教授团队致力于高速远程滑坡动力学机理的研究，取得了一系列标志性成果，极大丰富和发展了高速远程滑坡动力学理论。近期，针对冰-岩碎屑流的冰屑影响机理，硕士生任雨豪、副教授杨情情等科研团队成员自行设计了物理模型实验系统，以砾石和方形冰块为相似材料，通过配制不同固液含量的冰-岩混合物进行了一系列斜槽试验，模拟了冰-岩碎屑流在运动过程中的少量冰屑融化，从而在斜槽实验中实现了少量冰融水对冰-岩碎屑流运动特性影响机理的定量分析。实验结果表明：冰融水不仅可以润滑减阻，在某些情况下反而成为增阻剂。当融水量较少时，冰屑-岩屑会重新冻结成团，冰-岩重冻体将降低冰-岩碎屑流的运动性；当融水量较多时，岩屑表面受融水水膜润滑，冰-岩碎屑流冲出更远；当融水量进一步增多，冰-岩混合材料受基质吸力而呈现簇状分布，其运动性降低。由此可见，冰屑融化程度对冰-岩碎屑流的运动性至关重要。另外，研究还发现了砾石的动态含水量为2.2%左右。当含水量大于2.2%时，多余水分不能保持在砾石表面，在随砾石运动过程中将被“甩出”。这种水分重分布也将影响冰-岩碎屑流的运动性。研究成果模拟并重现了冰-岩碎屑流从启动到堆积的动力学全过程，首次揭示了冰屑作为物质组分和融水来源对冰-岩碎屑流运动特性的影响机制。审稿人给予了高度评价：“我认为作者在设计、开展试验，以及描述阐释试验结果方面都做得非常好，我非常希望看到这篇论文发表（In my opinion, the authors have done a very good job in setting up and conducting the experiments, and in structuring, describing, and illustrating their work. I would certainly like to see this manuscript published）”；“试验采用了很多巧妙的解决方案，并进行了很好的阐述。这项研究有助于更好地理解冰-岩碎屑流的运动机理以及改进相关灾害评估（Experiments are conducted with some clever ideas and are well descried. This study may be helpful in better understanding the propagation mechanisms of rock-ice avalanches and for improving relevant hazard assessment）”。

图1 冰-岩碎屑流物理模型实验系统

图2 冰-岩碎屑流运动过程

图3 融水量对冰-岩碎屑流运动性的影响

图4 融水水膜及冰-岩重冻体

该项研究成果受到青藏高原第二次科考项目（2019QZKK0905）和国家自然科学基金项目（41877226，41877237，41402244）的资助。

论文详细信息：

Yuhao Ren, Qingqing Yang*, Qiangong Cheng, Fei Cai, Zhiman Su. Solid-liquid interaction caused by minor wetting in gravel-ice mixtures: A key factor for the mobility of rock-ice avalanches. Engineering Geology, Available online 27 February 2021, 106072

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2021.106072

审核：翟  琦

编辑：崔新蕾