及⑴=近年来，在世界范围内发生了许多大型高速运动的岩质滑坡，滑坡岩体在运动过程中快速碰撞解体以碎屑流的形式得以运动相当远的距离，从而给人类生命财产造成巨大损失。例如11，1991年9月23日傍晚，云南省昭通头寨沟发生山体大型滑坡，滑体物质由岩石组成，具有整体滑落、位能大、速度快之特点。主动滑落之岩体，撞击山头后，变成十分破碎的岩石碎块，并以强大的动能沿着头寨沟沟谷向下游方向流动达2 8km（呈干燥状），直至盘河岸边碎屑物质才停下来。该滑坡运动全过程可分三个阶段：首先是滑体沿滑面的整体下滑运动，为滑坡启程活动阶段；之后是滑体飞行、受阻碰撞解体、转向、跃越，为滑坡飞行及碰撞解体阶段，称为近程活动阶段；后为解体后的碎屑体流动、堆积阶段，称为远程碎屑流活动阶段。由此可知，高速岩质滑坡终发展为碎屑流，其中为重要的一个环节即是滑坡岩体的碰撞解体这是碎屑流形成的必要条件。因此，探明滑坡岩体的碰撞破碎机理对研究滑坡演变为碎屑流显得尤为重要。

　　岩石破碎性是指岩石在外力作用或在外部环境改变时自身发生解体破碎的难易程度。它主要取决于三个因素：（1）组成岩体的岩石自身的强度；（2）由于节理及裂隙的发育而造成岩体不连续的破碎程度；（3）作用于岩体的外力大小及外部环境改变对岩体的影响程度，其中（1）、（2）为内因，它决定于岩石的地质生成条件、矿物成分、岩体结构及后期的地质构造，可表征为岩石密度、孔隙性、碎胀性、弹塑性、脆性和岩体节理裂隙发育情况等物理力学及结构性质；（3）为外因，它取决于碰撞前岩体的运动速度、地形地貌、阻挡山体的岩性及结构构造等。岩体的破碎性反映了岩体自身及其由于外部环境影响而使岩体发生解体破碎时呈现的一系列固有属性，即岩体本身固有物理力学性能、结构构造特征及岩体对外部条件的敏感程度，所以，岩体破碎性的本质是其在动载作用下物理力学性能的综合体现。诚然，岩石本身的物理力学性质和岩体结构特征是影响岩石破碎性的主要的因素。本文基于岩体损伤断裂力学理论，对高速滑坡岩体的碰撞破碎进行了能量分析，揭示了岩体的破碎碰撞过程及破碎程度。

　　1岩体的损伤根据连续损伤力学方法中对损伤变量的定义，直观的就是定义材料的损伤变量为材料的空洞面积与材料损伤前总面积之比。设A0为原始无损伤截面积为受损后的损伤总面积；为初始含损伤的截面积，则材料的有效面积Af=A.-当，=0时，对应于无损伤状态；当，=1时，对应于完全损伤（断裂）状态。在通常状况下，由于材料总是存在缺陷或初始损伤，因此损伤变量又可定义为引进有效应力概念，定义为如设损伤材料和未损伤材料的弹性模量分别为E和E"，则由e=― /E"及式⑷，可得2岩石强度的能量理论石单位体积内所能储藏的变形能是一常量，与应力状态无关，若变形能超过这一常量，材料即发生破坏，而应变能是在弹性应变情况下，由外力所做之功转变而来。

　　单轴压缩时，岩石单位体积的变形能为：w=-2/2E（6）3岩体碰撞的能量分析31岩体碰撞的能量守恒原理岩质滑坡在岩体碰撞解体过程中，其碰撞发生在很短的时间内，以极大的撞击力，发生有限量的动量传递与能量转化研究岩体的碰撞问题，由于碰撞力比非碰撞力大得多，所以一般情形下，不计非碰撞力；此外，由于碰撞时间极短，以致相互碰撞的物体在空间还来不及发生显著的位移，碰撞过程已告终结，所以，不考虑碰撞过程中物体的位移。从的现代物理学中，假设质量分别为mi、m2的两球发生正碰撞，U1、M2、u，u，分别为它们碰撞前后的速度，则根据动量及动能定律，有/ 1对于塑性碰撞，e=0；对于非完全弹性碰撞，0〈e〈1.研究表明，e值是一个主要取决于两碰撞物体的材料性质，同时又与两物体初始运动状态有关的物理量。

　　设碰撞前后系统的动能分别为T1和T2，碰撞后系统的动能损失为AT，则由式（7）可得由碰撞力学理论知，物体的碰撞过程由两个阶段组成，即变形阶段和恢复阶段在变形大（亦即变形阶段结束及恢复阶段开始）时刻，两碰撞物体具有相同的速度，记为u.在此时刻，系统的变形能大，记为Umax，而动能为小，记为Tmh；恢复过程中，变形能又部分或全部转化为动能，直到碰撞物体的分离。对于完全非弹性碰撞，不存在恢复阶段。

　　由（11）式可以看出，碰撞过程中系统所具有的大变形能等于系统相对动能的损失。

　　设在恢复过程中有Um的变形能恢复为动能，则有由此可知，在恢复过程中变形能恢复为动能的大小与碰撞物体恢复系数的平方成正比。当为完全弹性碰撤e=1）时，变形能全部恢复为动能；当为完全非弹性碰撞（e=0）时，两碰撞体一起运动，变形能不能恢复成动能，这时系统动能损失为大。

　　在变形大时刻，系统获得大变形能，但它不是集中于某一物体，而是分配于发生碰撞的两物体中。若记分配于m1和m2的变形能分别为U1和U2，则由，若按平面应变情况并只考虑沿联心线方向的应力，存在下面的关系式和泊松比。

　　上的结论是假设在碰撞过程中滑坡岩体不发生破裂时得出的。对于发生碰撞的岩体若岩体内累积的应变能较大时，其内部的裂隙将发生扩展，当其大到一定值时，裂隙可扩展直至贯通从而使岩体破裂。

　　得；1―滑坡岩体的密度。

　　结合式（17）可得U1向应力。该切向应力对其破碎同样起着非常重要的作用，是一个不可忽略的量。当滑坡岩体与不动山体发生斜碰撞，特别是以较大角度斜碰时，可将碰撞过程分解为两个相互独立的子过程，即法向的正碰撞和切向因摩擦引起的剪切滑动。在法向上，碰撞可视为正碰撞，故在法向上引起的弹性变形能在分配时可依旧采用式（13）的形式。由于不动山体在碰撞过程中始终保持静止，其质量和体积均可视为无穷大，因此，在压缩大时刻，滑坡岩体在碰撞面法线方向上速度变为零，这时，该方向上的动能全部转化为弹性应变能而累积于两岩体内。若记碰撞前后滑坡体的速度与碰撞面之间的夹角分别为ft和02，记变形大时刻法向上的弹性变形能为Unmax，则有记U1nmax和U2nmax分别为这时滑坡岩体和不动山体法向上分配到的弹性应变能，则有式（19）即为使滑坡岩体与不动山体正碰时发设滑坡岩体碰撞后在法向上速度大小为u‘，结合恢复系数的定义，有生破碎的速度条件当滑坡岩体的速度满足该式时，则滑坡岩体碰撞后在法向上所具有的平均动能在碰撞过程中滑坡岩体将因聚能过多而破碎，而参T*n为郅锢它对于魅厉碰撞是准确的，腿于趾段嫩冲量为根据6动量定理。://wwxnki.net与岩体破碎的能量由式（17）决定。

　　但是，式（17）是由式（13）得出的，而该式是按平面应变情况并只考虑沿联心线方向的应力时得设滑坡岩体在变形阶段的冲量为/1n，在恢复阶设滑坡体在切向与不动山体作剪切滑动时的摩擦系数为h在变形和恢复阶段所受的切向摩擦力冲量分别为和/V，则根据动量定理及式（25），有设在碰撞过程结束时，滑坡岩体在切向上的平均速度为u"i2，根据动量定理，有联立式（23）（26）及式（27），即可解得碰撞结束时已破碎滑坡岩体在切向上的平均速度u"u：于是，由式（23）及式（28）的结果，即可求得碰撞结束时滑坡岩体平均运动速度u"i的大小及其与碰撞面之间的夹角ft =arctg=arctg-eitt-P-P-eJ这时，破碎后滑坡碎屑体的总动能为根据能量守恒定律，若不计碰撞过程因剪切滑动产生的热，则滑坡岩体切向平均动能的减少全部转化为剪切应变能Ui：于是有于是可知，滑坡岩体在碰撞过程中所积累的大能量为该式即为滑坡岩体与不动山体发生斜碰时所积累的能量表达式，若为正碰撞，则在切向上不存在摩擦力的作用，即有：P=0且=90°代入式（32）可得到式（i7）。

　　得到滑坡岩体破碎可用的总能量之后，根据破碎的功耗原理，如R.P.雷廷格（Rittinger）的表面积原理、F.基克（Kick）的体积原理（又称相似原理）及F.C.邦德（Bond）的裂纹原理等，即可求得滑坡岩体破碎后的平均块度。

　　4结语通过以上分析可以得出以下几点认识：1）许多大型高速滑坡将以碎屑流的形式运动非常远的距离，而滑坡岩体在近程活动阶段能否破碎以及破碎程度则是碎屑流形成与否的关键。

　　2）由于自然界所进行的一切过程均伴随有能量的传递与转化，因此以能量理论分析滑坡岩体的碰撞破碎应能揭示出岩体的破碎过程及破碎程度。

　　3）碰撞过程弹性变形能在两岩体之间的分配不仅取决于岩体本身的岩体性，同时也取决于岩体的损伤程度和滑坡岩体的运动状态及其与碰撞面之间的夹角。

　　4）通过分析，不仅得出了参与滑坡岩体的总能量大小，见式（32），同时还得到其碰撞后已解体岩体所具有的平均速度及整体运动方向，见式（29）。

　　虽然本文应用能量原理得出了滑坡岩体解体破碎后的平均运动速度的运动方向，但在实际上，岩体破碎后的运动速度并不是以同一速度向前运动，而是存在着较大的速度差，表现为部分岩体的加速运动效应，部分岩体的持速运动效应和部分岩体的减速运动效应。宏观上使滑坡岩体在碰撞后呈现出沿途堆积现象。