2022年11月21日至25日，由西南交通大学地球科学与环境工程学院程谦恭教授主持的2022年度“外专引智-高端外国专家引进计划”学术活动顺利举办。来自国际知名高校及科研机构的杰出科学家Stuart Dunning和Bruno Cagnoli分别围绕高速远程滑坡沉积学特征与颗粒流动力学特性研究，呈现了精彩的学术报告。本次活动以网络视频会议方式开展。参会人员认真听取学习了2位专家的学术报告，并在会后积极与专家交流，受益匪浅。

2022年度“外专引智-外国高端专家引进计划”海报

11月21日，英国纽卡斯尔大学教授Stuart Dunning受邀发表题为《Emplacement and sedimentology of rock avalanche deposits》的学术报告。Dunning教授首先通过介绍高速远程滑坡的大规模、高致灾性、稀遇性及野外地质现象不易保存等特征，引出了研究高速远程滑坡，尤其是滑坡细观特征的必要性。

其次，Dunning教授重点介绍了如何从沉积学特征入手研究高山区高速远程滑坡。其研究表明，典型的高速远程滑坡的几何学、沉积学与地貌学特征多与常规崩滑存在显著区别。就沉积学特征而言，滑坡堆积体中保留的表面及内部沉积组构与沉积产物可为分析滑坡启动机制，研究滑坡动力学机理提供宝贵的野外地质证据。根据滑坡堆积体竖向剖面中不同深度处岩体的破碎（fragmentation）程度及组构分布特征，并结合早期研究成果，Dunning教授介绍了高速远程滑坡硬壳层（carapace）-主体层（body）-基底层（basal facies）竖向分带模型，并通过实例说明滑坡失稳体原始结构对堆积体结构存在重要影响。同时，通过研究碎屑粒径的分形特征，Dunning教授指出滑坡堆积体中碎屑化程度最高的区域可能对应岩性相对软弱、实际形成细粒碎屑处（如形成局部集中剪切带），并据此进一步提出了经修正的滑坡竖向分带模型。

之后Dunning教授着重阐述了高速远程滑坡停积就位（emplacement）机制与其沉积学特征间的紧密联系。一方面，已有众多研究提出高速远程滑坡的高流动性（hypermobility）可能与其运动过程中对滑坡下伏层（substrate）物质的剧烈铲刮、裹挟程度呈正相关性，且这一过程对滑坡沉积学特征存在显著影响；另一方面，诸如挤压或拉伸形成的堆积脊、堆积体远端边缘处凸起的“裙边（rim）”以及滑坡碎屑体在运动沿途的转折处或阻滞处的绕避等具有明显流态化堆积地貌特征，同样以滑坡沉积学特征的形式，揭示了其独特的就位机制。虽然各高速远程滑坡的就位机制不尽相同，但不可否认的是其机制存在相似之处，而寻找合适的滑坡启动-流变模型则是研究工作中的重要环节。

就具体的参数而言，高速远程滑坡中的材料粒径是其沉积学特征研究中最基本的要素之一，而滑坡启动-停积过程中滑坡体粒径的演化直观反映了滑坡材料的碎屑化演化规律。在其提出的模型中，Dunning教授首先假设了滑坡体材料的碎屑化程度随着滑动（剪切）进展而递增，其次纳入了摩擦岩（frictionite）的相关参数，以进一步研究部分形成低阻熔融质薄层的巨型高速远程滑坡的启动机制。Dunning教授提出，分析材料的粒径、形状与排布（arrangement）是重要的研究环节，但同时他也指出了目前相关工作尚未获得较好的进展。

进一步地，Dunning教授通过高速远程滑坡堰塞坝的稳定性分析，生动阐释了滑坡沉积学特征研究的重要意义。他分别以不丹和巴基斯坦的两处高速远程滑坡堰塞坝治理实例，强调了在相关灾害治理工作中若忽视滑坡堆积体的沉积学特征，如堆积体中的碎屑团块（agglomerate）分布，可能将造成难以预计的严重后果。

其后Dunning教授简要介绍了冰川地区的高速远程滑坡（supraglacial rock avalanche）这一近年来随着全球气候变暖、极端气候频现而逐渐高发的滑坡灾害，并再次强调了滑坡沉积学特征对重建滑坡流变模型，分析滑坡启动机制的必要性。

最后，Dunning教授重申，在今后研究中，应进一步重视对沉积学特征的研究，并综合年代学、物理力学及动力学等多尺度、全方位的多种研究手段，以获取更全面、更真实的高速远程滑坡特征，为相关防灾减灾工作提供更合理的依据。

Stuart Dunning教授做学术报告

11月25日，意大利国家地球物理与火山学研究所教授Bruno Cagnoli受邀发表题为《From rock avalanches to miniature granular flows: the flow size effect on flow mobility》的学术报告。

Cagnoli教授首先介绍了高速远程滑坡这一特殊的大规模、高致灾性的地球物理颗粒流的非稳定、竖向稀疏化、侧向受限等特性，并结合滑坡研究先驱Albert Heim于1932年提出的滑坡体积效应（volume effect），引出了高速远程滑坡流动性这一国际滑坡动力学领域悬而未决的科学问题。

虽然目前有研究尝试通过诸如岩土材料离心实验以研究颗粒流流动性，但一方面，室内物理模型实验中不可避免地存在系统误差等因素的影响；另一方面，室内物理实验难以模拟大规模的颗粒流演化问题。而数值模拟分析的优势便在于研究人员可灵活设置材料参数，且模拟的颗粒流规模基本不受限。因此，Cagnoli教授重点介绍了基于三维离散元数值模拟方法开展的颗粒流流动性研究。

特别地，Cagnoli教授及其团队在模拟中假设了大规模的颗粒流原型（P）与等比例缩小的颗粒流模型（M）间存在如下的加速度关系式：,其中n为P与M的尺寸比。此后Cagnoli教授详细阐述了颗粒粒径、颗粒流体积、流体宽度多个参数对颗粒流表观摩擦系数的影响。研究采用了粗糙与光滑两类颗粒流基底，并基于不同颗粒粒径、流体体积与流体宽度，开展了30组不同相似条件下（n=1，100与1000）的数值模型实验。就体积效应而言，当流体处于低应力等级时，颗粒的溯源运动（backward propagation）随流体体积增加而趋于明显，因此颗粒流流动性随之递减；而流体处于高应力等级时，增大的流体体积抑制了颗粒材料的扰动（agitation）效应，避免流体动能过分消耗，故有助于增强流动性；就颗粒粒径效应而言，当粒径增大时，流体中的颗粒扰动现象趋于明显，因此流动性被削弱；就流体宽度而言，由于增加流体宽度可在一定程度上削弱颗粒扰动，因此有助于增加流动性；就应力等级而言，其增加同样有利于流体流动。此外，研究表明颗粒流基底层的粗糙程度对流体流动特征存在不可忽视的影响：粗糙基底之上的流体出现了竖向的速度分带，流速自表面向深部递减；而光滑基底之上的流体则呈现整体（en masse）性流动。同时，在Cagnoli教授的模拟中，光滑基底上的颗粒流流动性，被认为不受应力等级与颗粒粒径影响。

基于上述数值模拟研究结果，Cagnoli教授认为，Heim提出的高速远程滑坡体积效应成立的前提是当滑坡处于高应力等级（n≥1000）。当进一步考虑滑坡体积、滑坡材料粒径、颗粒流宽度、应力等级、滑坡下伏层粗糙度与颗粒流流速等变量的影响时，颗粒流运动过程中将呈现不同程度的体积效应。因而，自然条件下，体积效应对高速远程滑坡、雪崩等地球物理颗粒流流动性的影响也将更为复杂。

Bruno Cagnoli教授做学术报告

参会人员与Stuart Dunning教授交流讨论

参会人员与Bruno Cagnoli教授交流讨论