滑源區粒序分布及顆粒粒徑對碎屑流沖擊作用的影響研究

張志東，樊曉一,2，姜元俊

（1.西南科技大學土木工程與建筑學院，四川 綿陽 621010；2.工程材料與結構沖擊振動四川省重點實驗室，四川 綿陽 621010；3.中國科學院成都山地災害與環境研究所，四川 成都 610041）

滑坡碎屑流是我國山區常見的地質災害，具有突發性高、破壞性強的特點，嚴重威脅著山區的交通工程、建筑安全，其致災機制和防治措施是山區工程建及設防災減災需要解決的關鍵問題。滑坡碎屑流的顆粒粒序分布和粒徑是影響其致災速度、攔擋堆積和沖擊力分布的重要因素。滑源區巖體性質的差異及結構分布控制了滑坡碎屑流運動過程中的粒徑大小和運動分布。一般而言，強度高的堅硬巖體在運動過程中，破碎程度較低，易形成大粒徑塊體；強度低的軟巖體在運動過程中顆粒破碎程度高，易形成小粒徑塊體；而介于之間的較硬巖體易形成中等粒徑的塊體。此外，處于不同地層的巖體，其內部結構的差異同樣會造成破碎程度的差異。因此，明確滑源區粒序分布及顆粒粒徑對滑坡碎屑流沖擊作用的影響，對滑坡碎屑流的預防與治理及建筑結構的設計與規劃具有重要的科學意義。

由于碎屑流內部不同粒徑大小的顆粒其物理力學性質存在差異，粗大顆粒的碰撞分離有利于塊體之間的能量傳遞[1-3]，對滑體沖擊作用影響顯著；而高速流動的細粒組分，在上部滑體物質的壓力下有利于滑動面顆粒液化效應，并使得碎屑流速度進一步提升[4]。此外，大、小粒徑顆粒的含量、粒徑差還會影響顆粒的分選程度及堆積形態[5-7]；碎屑流的粒序排布可分為正粒序、反粒序和混雜粒序3種，部分研究結果表明，不同的初始粒序排布會通過不同顆粒分選模式造成不同的沖擊效應，并塑造出不同的反粒序堆積形態[8]。因此滑坡碎屑流巖土體粒徑大小及粒序分布制約著滑體的運動特征，影響了滑體的沖擊作用，決定了碎屑流的致災程度。不同粒徑大小及粒序分布的巖土體，其運動過程中的速度-時程分布與演化、堆積形態及長度、深度分布特征和沖擊力等因素關系到碎屑流致災機制的研究。

雖然運用能量傳遞理論[1-3]、振動篩分假說[9-10]、顆粒分選效應[11-13]的理論模型能較為合理地解釋碎屑流運動特征及沖擊作用，物理模型試驗研究[14-16]及數值模擬研究[17-20]也基本還原、驗證了實際碎屑流的運動及沖擊參數，但現有研究對不同巖性結構和組合控制的顆粒粒徑及滑源區初始粒序分布對滑體運動和沖擊作用影響的探討較少。本文在物理模型試驗[14]的基礎上。運用離散元軟件PFC3D建立顆粒、滑槽與擋墻的數值模型，在取得物理模型驗證的基礎上，探究滑源區粒序分布及顆粒粒徑對碎屑流沖擊作用的影響，為滑坡碎屑流預防與治理、建筑結構設計與規劃提供理論參考。

1 三維離散元模型

1.1 模型建立

如圖1所示，碎屑流底板長2.7 m，滑槽寬0.3 m，高0.35 m，擋墻與滑槽等高，滑源區設置料槽，長0.44 m，高0.2 m，寬0.3 m，料槽前設置激發門，距擋墻2.19 m，滑槽傾角30°。

圖1 滑槽模型示意圖（單位：mm）Fig.1 Sketch of the flume model (mm)

本文選用整體質量相等的Large顆粒、Mid顆粒與Small顆粒，分別模擬粒徑為40 mm、20 mm 與10 mm的大、中、小碎屑流顆粒。結合實際滑坡中滑源區不同位置的不同巖性[21-23]（圖2）及同一巖性地層的不同內部構造（如整體狀結構、塊狀結構、碎裂狀結構、散體狀結構等），考慮不同地層巖土體破碎時塊體顆粒粒徑大小（硬巖破碎時易形成大粒徑顆粒、軟巖易形成小粒徑顆粒），設置7組碎屑流初始堆積體的粒序分布（表1），設置不同粒序分布的初始堆積體（圖3）。

圖2 滑源區不同位置處的巖性Fig.2 Different lithologies in the slip source area

表1 數值模擬中巖土樣粒徑分布Table1 Gradation composition of the samples in the numerical simulation

圖3 各工況初始堆積體粒序分布圖Fig.3 Grain order distribution of the primary deposits under different working conditions

1.2 參數標定

本文采用PFC3D軟件中的Hertz-Mindlin模型對滑槽實驗進行數值模擬，在Hertz-Mindlin模型中材料的基本本征參數主要包括：剪切模量、泊松比、摩擦系數、密度和法向、切向黏性阻尼比。

離散元模擬中，泊松比、剪切模量和密度（真實密度）為材料的本征參數，表示各種材料的自身屬性，與外界條件無關，改變滑體粒序和粒徑不會影響材料屬性，可直接用于數值模擬，故基于模型試驗及計算結果，確定其參數（表2）。摩擦系數是指兩表面間的摩擦力和作用在其一表面上的垂直力之比值，和表面粗糙度有關，由于實驗中真實顆粒的不規則形狀與數值模擬中球形外形存在差異，使得通過實驗測得的摩擦系數不能直接用于數值模擬中，故需通過多次調試數值模擬中的摩擦系數，以使模擬結果與模型試驗結果吻合，黏性阻尼相當于在顆粒法向上添加的彈簧，切向上添加阻尼器，其值主要反映顆粒碰撞、摩擦時引起的能量耗散。根據試驗計算得到的法向黏性阻尼為0.16，切向黏性阻尼為0.07。由于模擬顆粒為規則球形，導致與實際顆粒相比碰撞較少，能量損耗不足，故通過適當增大黏性阻尼的方式增大顆粒流內部的耗能，為此通過多次調試并對比模型試驗結果確定法向阻尼為0.60，切向阻尼為0.07。

表2 模擬參數Table2 Parameters used in the model

2 模型驗證

鑒于模型試驗中的顆粒級配較為連續，運用篩分的方式無法單獨分離出粒徑單一的Large、Mid、Small顆粒，故在模型試驗中以不同粒徑范圍內的顆粒分別表示Large、Mid、Small顆粒（以1～10 mm的顆粒為Small顆粒，10～20 mm的顆粒為Mid顆粒、20～40 mm顆粒為Large顆粒）。表3及圖4記錄了模型試驗中滑體的3組級配分布。在相同顆粒級配、滑槽坡度條件下，通過還原模型試驗全過程，對模型試驗與數值模擬的運動過程、沖擊力變化規律進行比對分析，驗證數值模擬所取參數的可靠性，為下一步運用數值模擬探究滑源區粒序分布對碎屑流不同粒徑顆粒沖擊作用機理研究提供依據。

表3 模型試驗巖土樣級配組成Table3 Gradation compositions of the samples in the model test

圖4 滑體模型試驗級配曲線Fig.4 Curve of gradaton of the samples

以滑體模型M2（顆粒見圖5）為例，圖6為坡度為30°、35°、45°時數值模擬與模型試驗的顆粒堆積形態的對比，可見模擬結果與實驗結果吻合較好。數值模擬與模型試驗的沖擊力曲線（圖7）同樣較為接近（最大誤差不超過8%）進一步證實了參數的可靠性。

3 顆粒粒徑及滑源區粒序分布對碎屑流運動特征的影響

3.1 對碎屑流運動速度的影響

3.1.1 顆粒粒徑對碎屑流平均速度的影響

圖5 M2級配顆粒材料Fig.5 Grain material of the M2 grade

圖6 不同坡度模型試驗與數值模擬的顆粒堆積形態對比Fig.6 Comparison of the deposition forms between the numerical simulation and model test under different slopes

圖7 不同坡度下數值模擬與模型試驗沖擊力對比Fig.7 Comparison of impact force between the numerical simulation and model test under different slopes

圖8 MIX工況下不同粒徑顆粒的平均速度時程曲線Fig.8 Time-history curve of the average speed of particles with different particle sizes under the MIX conditions

在初始時刻，MIX工況條件下3種顆粒在空間位置上的分布均服從高斯函數，這導致3種顆粒整體的重心位置相同，從而使得顆粒的不同初始粒序分布對速度造成的影響可以忽略不計，故可得到顆粒粒徑這一單一因素對平均速度的影響。如圖8所示，3種顆粒平均速度的變化規律是一致的，均為先增大后減小，這反映出3種顆粒相似的運動過程，即顆粒先在重力的作用下做加速運動，隨著顆粒在滑槽上充分展開（圖9a），平均速度逐漸達到最大，而當顆粒在受到擋墻攔擋作用后速度逐漸減小并趨向0。然而，在碎屑流前緣與擋板接觸的時刻，顆粒的平均速度并未達到最大值（平均速度最大時碎屑流的運動狀態見圖9b），這是因為雖然碎屑流前緣已經受到擋墻的攔擋作用，但碎屑流的中后緣仍然在做加速運動，所以碎屑流的整體速度仍在增大，即平均速度的峰值時刻要略微滯后于顆粒與擋墻發生接觸的時刻。圖8中，MIX工況下3種顆粒的平均速度峰值及達到峰值的時刻對比表明：大粒徑顆粒的平均速度和峰值速度最大，到達峰值時刻的歷時最短，且隨著峰值速度的增大，達到峰值所需的時間減少。

圖9 MIX工況下不同時刻運動對比Fig.9 Movement comparison at different moments under the MIX conditions

3.1.2 初始粒序對碎屑流平均速度的影響

表4、表5記錄了3種不同顆粒在7種工況條件下顆粒平均速度峰值及達到峰值所需的時間。結合圖10，對顆粒平均速度作對比可以發現：顆粒初始空間分布會顯著影響不同顆粒的平均速度峰值及其對應時間，即某種顆粒初始分布位置越靠近堆積體的表層，其平均速度的峰值越大，達到峰值所需的時間越短。反之，某種顆粒的初始分布位置越靠近底層，平均速度的峰值越小，達到峰值所需的時間越長。其原因在于：（1）不同分布方式造成的重心位置不同（越靠近初始堆積體表層，重心位置越高，反之越低）；（2）位于表層的顆粒與內部顆粒接觸面積較小，使得其受到的摩擦力較小，而位于底層的顆粒同時要與上部顆粒和下部滑道接觸，導致其受到的阻力較大。

表4 不同工況下的平均速度峰值Table4 Average maximum speed under different working conditions /（m·s-1）

表5 不同工況下平均速度峰值時刻Table5 Time of the average maximum speed under different working conditions /s

圖10 3種顆粒在不同工況下的平均速度時程曲線Fig.10 Curve of the average speed vs time of three kinds of particles under different working conditions

3.1.3 初始粒序及顆粒粒徑對碎屑流平均速度耦合影響

茄子幼苗度過緩苗期后會逐漸步入到快速生長期，這個時期溫室大棚白天溫度控制在30℃以下，溫度太高會造成花器發育不良，影響茄子結實。夜間溫度控制在15℃以內。當茄子進入開花坐果期后，可以選擇晴朗天氣，在早晨使用30 ppm的2，4-D或者防落素對番茄花和植株進行處理，增強植株開花坐果能力，促進果實快速膨大，提高茄子產量。

由前述可知，3種不同顆粒的平均速度受到顆粒粒徑和滑源區粒序分布的共同作用。但兩種因素的強弱關系仍需進一步討論。如表4所示，在非混合情況的6組工況條件下，LMS、LSM、MLS工況中3種顆粒平均速度峰值與其相應的初始空間分布位置存在一一對應的關系。以MLS工況為例，其初始粒序為：Mid顆粒在最上層，Small顆粒位于最下層，Large顆粒處在二者中間，恰好與速度峰值的大小存在對應關系（VMid＞VLarge＞VSmall）；而MSL、SLM、SML則不完全對應，但仍然部分對應（MSL工況下Mid顆粒的平均速度峰值最大、SML工況下Small顆粒的平均速度峰值最大，SLM工況下Small顆粒的速度峰值仍然比Mid顆粒大）。而顆粒大小與最大平均速度的對應關系則較不明顯（除去工況MIX）。

速度峰值的出現時刻如表5所示，LMS、LSM、MLS 3組工況中3種顆粒平均速度峰值的出現時刻與其相應的初始空間分布位置也存在一一對應的關系，以LSM工況為例，其初始粒序為：Large顆粒在最上層，Mid顆粒位于最下層，Small顆粒處在二者中間，恰好與速度峰值出現時刻存在對應關系（TMid＞TSmall＞TLarge）。而MSL、SLM、SML 則不完全對應但仍部分對應。

綜上，碎屑流在運動過程中，其速度峰值及峰值出現時間既受到顆粒粒徑的控制，又受滑源區粒徑空間分布的影響，且粒序分布起主要作用，顆粒粒徑起次要作用。故在碎屑流速度分析及相關研究方面，應重點考慮粒序分布造成的影響。

3.2 對碎屑流堆積形態的影響

碎屑流的最終堆積形態可以從側面反映出碎屑流在沖擊擋墻過程中沖擊作用的相關特性以及擋墻在承受沖擊作用時的動力響應機制。表6 記錄了碎屑流沖擊擋墻后的側面堆積形態。為避免二維視圖造成的顆粒重疊，對顆粒做半透明化處理（透明度70%），并分別對3種顆粒進行單獨監測，從而更直觀地顯示3種顆粒在堆積體中的空間分布。從碎屑流的整體堆積形態看，LMS、LSM工況下碎屑流堆積體的堆積長度較長，堆積高度較低，堆積體表面較平坦。相反，SLM、SML工況條件下，堆積體的堆積長度較短，堆積高度較高，堆積表面呈圓弧狀。而MLS、MSL工況下堆積長度和高度與SLM、SML工況相似，但其堆積表面輪廓呈不規則狀，即存在一個“偏轉點”（圖11），使得堆積體表面輪廓發生較大變化。而對某種單一顆粒在不同工況條件下的堆積形態進行對比觀察發現：碎屑流啟動前，若某種顆粒越靠近初始堆積體表面，則沖擊作用結束后其堆積形態越接近三角形（圖12a），平均堆積長度越短（表7）。相反，若某種顆粒越靠近初始堆積體底面，沖擊完成后，其堆積形態越接近長條形（圖12b），表面輪廓越接近拱形，且平均堆積長度越長。這表明，初始時刻不同粒徑顆粒的分布位置和排布方式會造成不同的沿長度、高度方向的堆積粒序排布，且區別于長度方向上堆積體粒序分布特征，任何工況條件下，不同顆粒在高度方向的分布皆嚴格遵循“上大下小”的反粒序分布規律（表8）。這表明沿高度（厚度）方向上的分選效應主要受粒徑大小的影響，而初始時刻堆積體的粒序分布對其影響較小。

表6 碎屑流沖擊擋墻后的側面堆積形態（側視圖）Table6 Side deposit shape after the impact on the parapet by the fluidized landslide-debris flow (side view)

3.3 對擋墻所受沖擊力的影響

滑體沖擊擋墻的過程可劃分為動態沖擊階段和準靜態堆積階段[8]（圖13、圖14）。

動態沖擊過程中，前緣滑體與擋墻直接碰撞接觸并堆積于擋墻底部，后續滑體越過前緣堆積物繼續沖擊擋墻，堆積體高度不斷增加。準靜態堆積階段，堆積體高度基本保持穩定，擋墻所受沖擊力主要為后續滑體顆粒重力分量的累積以及后續顆粒沖擊能量的碰撞傳遞。兩種階段沖擊力的作用方式、擋墻的動力響應均有較大差異，故應分開討論。此外，需要注意的是，圖13中數值模擬的沖擊力曲線與圖7中傾角30°的物理模型試驗沖擊力曲線有較大差異，數值模擬的沖擊力明顯偏小，這是因為數值模擬中的顆粒為3種單一粒徑顆粒的有序排列。其相同粒徑顆粒較多導致顆粒間的空隙較大，滑體松散程度較高。相反，模型試驗采用連續的粒徑級配曲線，顆粒間的空隙較少，滑體較密實。故而在同等體積下，模型試驗中較密實的滑體對擋墻造成了較大的沖擊力。

圖11 工況MLS（a）和MSL（b）下滑體堆積形態Fig.11 Deposit shape of the sample under the (a) MLS and(b) MSL working conditions

圖12 單顆粒靠近初始堆積體表面時（a）和底面時（b）不同工況下3組不同顆粒單粒的堆積形態Fig.12 Deposit shape of the three groups of different particles under different working conditions when the single particles close to (a) the surface and (b) the bottom of the initial accumulation body

表7 3種顆粒的平均堆積長度Table7 Average deposit length of three kinds of particles/m

表8 3種顆粒的平均堆積高度Table8 Average deposit height of three kind of particles /m

圖13 沖擊擋墻階段各工況沖擊力時程曲線Fig.13 Time-history curves of the impact force under various working conditions during the impact retaining wall

3.3.1 動態沖擊階段

在動態沖擊階段，衡量沖擊力最重要的指標是沖擊力峰值，不同工況條件下各種顆粒的沖擊力峰值及峰值對應的時刻如表9、表10所示（圖15為3種顆粒在不同工況條件下對擋墻的沖擊力作用）。對比每組工況內3種顆粒整體沖擊力峰值可知，在顆粒質量相同的條件下（表1），粒徑較大的Large顆粒整體對擋墻的沖擊力峰值明顯高于其他兩種顆粒。而對于Mid顆粒和Small顆粒，二者整體沖擊力峰值的大小關系則決于二者初始空間位置的相對分布（初始位置更靠近堆積體表面的顆粒，其整體沖擊力峰值更大）。這反映了顆粒粒徑和初始堆積體粒序對碎屑流沖擊力的共同作用，且顆粒粒徑的影響更大，因為通過對Large顆粒和所有顆粒的整體峰值沖擊力及峰值沖擊力的出現時刻作對比可以發現，Large顆粒與全部顆粒的整體峰值沖擊力非常接近，且出現時刻基本一致，這體現了Large顆粒的整體峰值沖擊力對碎屑流整體峰值沖擊力的重要貢獻。此外，在不同工況條件之間，Large顆粒和Mid顆粒的整體沖擊力峰值未顯示出明顯的規律（表9），表明粒徑較大的顆粒在不同初始粒序分布條件下，其整體沖擊力峰值具有一定隨機性。而Small顆粒則仍然具備一定規律，即初始分布位置越接近堆積體表面，其整體沖擊力峰值越大。

表9 各顆粒的整體峰值沖擊力Table9 The maximum impact force of each kind of particles /N

表10 各顆粒整體峰值沖擊力作用時刻Table10 Time of the maximum impact force of each kind of particles /s

為進一步量化分析顆粒粒徑對碎屑流峰值沖擊力的影響。對碎屑流峰值沖擊力的貢獻率進行統計（即碎屑流最大沖擊力時刻，各顆粒整體沖擊力占總沖擊力的百分比）。表11 記錄了各工況條件下不同粒徑的粒組對碎屑流整體峰值沖擊力的貢獻率。Large顆粒對碎屑流整體沖擊力峰值的貢獻率占據明顯優勢（均在50%以上，且有3組超過90%），這表明粗大顆粒的瞬時撞擊是造成峰值沖擊力的主要原因，而初始粒序對碎屑流峰值沖擊力的影響較小，且只能在中小顆粒中起作用（Mid和Small顆粒中越靠近初始堆積體表面者，其對峰值沖擊力的貢獻率越高）。

圖15 3種顆粒在不同工況下的整體沖擊力時程曲線Fig.15 Time-history curves of the impact force of three kinds of particles under different working conditions

表11 3種顆粒峰值沖擊力在滑體峰值沖擊力中的占比Table11 The maximum impact force of three kinds of particles as a percentage of the maximum impact force of the sliding body /%

3.3.2 準靜態堆積階段

在準靜態堆積階段，碎屑流顆粒對擋墻的沖擊力遠小于峰值沖擊力，并基本保持穩定，只在一定范圍內作微小的上下波動。表12 記錄了碎屑流完全停積后（2.5 s）擋墻的受力情況，能較好反映準靜態堆積階段擋墻的受力情況。

表12 3種顆粒準靜態沖擊力Table12 Quasi-static impact force of three kinds of particles /N

如表12和圖15所示，不同工況之間同種顆粒的準靜態沖擊力呈現明顯的規律性，即某種顆粒越靠近初始堆積體表面，其整體準靜態沖擊力越大。而在單一工況條件下，3種顆粒間的準靜態沖擊力規律性不夠明顯，但總體呈現Small顆粒的整體靜態沖擊力較大，Large顆粒的整體靜態沖擊力較小的規律，并且從MIX工況下靜態沖擊力的統計結果表明，顆粒粒徑越小，其整體的準靜態沖擊力越大。

綜上，在動態沖擊階段，控制峰值沖擊力的主要因素為顆粒粒徑，次要因素為初始堆積體粒序。相反，在準靜態沖擊階段，控制某種粒徑顆粒沖擊力的主要因素為初始堆積體粒序，次要因素為顆粒的粒徑。

4 討論

通過對7種工況條件下的滑體模型進行數值模擬試驗，探討滑源區粒序分布及顆粒粒徑對滑坡碎屑流運動堆積特征及沖擊作用的影響機制。

對于滑源區粒序分布為混合粒序（MIX工況）的初始滑體，碎屑流在運動過程中，大粒徑顆粒整體在消散壓力的作用下向滑體表層運動，細小碎屑顆粒在運動篩分過程中向底板運移，即顆粒分選效應。顆粒的分選效應使得頂部的大顆粒基本不與滑槽底面接觸，而只在其底部與下部顆粒部分接觸，導致大顆粒受到的摩擦阻力較小，運動速度較大，而較大的運動速度又結合較大的單位質量使得單個大顆粒獲得極大的動能，進而在與擋墻碰撞時轉化為碎屑流的峰值沖擊力。相反，由于底部的細小顆粒既要與上部的較大顆粒接觸，又與底面的滑槽接觸，導致其受到的摩擦阻力較大，動能損耗較大，使得其對峰值沖擊力的貢獻較小。

對于滑源區粒序分布為規則粒序的初始滑體（內部顆粒存在明顯分層現象的滑體）。不同的初始粒序起到了與顆粒分選相似的作用機制，即在顆粒運動初期，位于表層的顆粒由于受到的阻力較小，導致其達到的平均速度峰值較大；而位于底層的顆粒由于受到的阻力較大，導致其達到的平均速度峰值較小，這表明滑源區上部的細小顆粒的平均速度峰值可能大于下部粗大顆粒（SML工況、SLM工況），但由于顆粒分選效應仍然存在，使大顆粒仍然有向碎屑流表層運動、小顆粒仍然有向碎屑流底層運動的趨勢，即顆粒分選效應仍然會作用于滑體，并減弱滑源區粒序分布造成的“表層加速、底層減速”的效果，從而減小了大小顆粒之間的峰值速度差。因而導致了在不同滑源區粒序分布條件下，峰值沖擊力仍由大粒徑顆粒控制的現象，即在大小顆粒速度相差不大的情況下，顆粒粒徑成為了峰值沖擊力的主要控制條件。

由于滑源區初始粒序造成的速度差異，使得各種顆粒的堆積形態存在明顯區別，即，處于滑源區上層的顆粒整體上由于平均速度較大，導致其在運動過程中處于碎屑流前端，并在沖擊擋墻過程中受到后部其他顆粒的推擠、抬升，最終形成較為形狀規則且長度較短的三角形。相反，處于滑源區下層的顆粒，由于平均速度較小，使得其在沖擊擋墻過程中不斷受到前緣顆粒的阻礙，使其速度進一步降低，動能減小，停積長度增加，最終形成表面存在一定弧度的拱形。而不同的堆積形態，又造成了不同的傳力機制：三角形形狀規則，長度較短，有利于沖擊力的傳遞，導致位于滑源區表層的顆粒在準靜態沖擊階段具有較大的沖擊力。相反，拱形作為典型的承壓結構，有利于沖擊力的耗散，導致位于滑源區底層的顆粒在準靜態沖擊階段具有較小的沖擊力。

5 結論與建議

（1）碎屑流中各粒徑顆粒的平均速度受顆粒粒徑及滑源區初始粒序的共同影響，且初始粒序對各顆粒平均速度影響更大。在初始粒序為混合分布條件下，受顆粒分選效應影響，粒徑越大的顆粒其峰值平均速度越大，而在非混合粒序條件下，由于初始粒序對顆粒分選效應的影響，導致顆粒越靠近初始堆積體表面，其峰值速度越大。

（2）碎屑流的最終堆積形態受初始堆積體粒序分布和粒徑的共同影響。由于顆粒分選現象的存在，導致在厚度方向，粒徑對堆積體堆積形狀影響較大。而在長度方向，滑源區粒序分布通過控制碎屑流的速度大小，決定了堆積體的形狀。

（3）碎屑流對擋墻的沖擊可分為動態沖擊和準靜態堆積兩部分，在動態沖擊階段，受顆粒分選效應的影響，顆粒粒徑是峰值沖擊力的主要控制因素，即粒徑越大，峰值沖擊力越大。在準靜態堆積階段，初始粒序起到了與顆粒分選相似的作用機制：促進了表層顆粒速度的增加而抑制了底層顆粒速度的增加，同時通過塑造堆積體形狀，控制了準靜態沖擊力的大小。

（4）對于混合粒序的初始滑體，顆粒分選效應使得大粒徑顆粒升至滑體表面，獲得較大的速度和動能，最終轉化為峰值沖擊力；較小粒徑顆粒沉至滑體底部，在內部劇烈摩擦作用下，獲得較小速度和動能，使其對峰值沖擊力的貢獻較小。

（5）受限于試驗材料和檢測手段等客觀因素，在模型驗證方面未能通過模型試驗完全還原數值模擬的相關內容，且未能將數值模擬所得的相關結論與同等模型試驗的結論相印證。此外本次研究未能充分考慮滑動距離、更大顆粒粒徑范圍、實際地形條件等客觀因素對顆粒分選機制的影響。

（6）進一步的工作已漸次開展，包括設計與數值模擬一致的模型試驗、擴大滑體材料的粒徑范圍、在滑槽試驗的基礎上模擬實際地形條件下滑源區粒序分布及顆粒粒徑對碎屑流沖擊特性的影響等。