滑坡是山区最主要的地质灾害类型之一,同时也是一个极其复杂的地质地貌现象,其发育特征受赋存区域、地形地质条件、内外动力条件、气候条件及人类工程活动等影响,具有极大的不确定性。由于防灾减灾方面的重要性,滑坡滑动距离预测一直是滑坡研究的热点和难点问题。当发生滑坡险情时,在应急处置过程中,最为棘手的问题之一是滑坡滑动距离的预测,直接关系到应急处置方案的准确制定和人民生命财产安全,也是政府管理部门最为关心的问题。如对滑坡认识分析不足,滑坡滑动距离划定过大或过小,都难以有效地减轻灾害损失。目前国内外学者已经提出了许多滑坡滑距预测模型,取得了大量研究成果,各模型均以不同的方法和条件假设为基础,存在一定的优势和局限性,试图建立一种普遍适用的滑坡空间预测模型依然十分困难。因此,针对某一区域某一类型的滑坡开展滑距预测研究,仍然是比较切实可行的途径,能解决滑坡灾害防治中的一些棘手问题。针对以上问题,本研究基于经典物理理论和统计分析方法,运用质点运动学和能量折减法,建立滑坡滑动距离预测模型,并进行实例验证和应用。研究取得的主要成果如下:(1)在大量分析研究已有滑坡滑距预测模型和方法的基础上,采用经典运动物理学和能量守恒定律,将滑坡运动概化为质点的运动,将滑面概化为加速段、减速段两个滑动段对滑坡滑距进行分析讨论,并考虑到滑坡运动过程中的能量消耗和长度变化,引入能量折减系数(η)和“L比”(δ)的概念,建立滑坡滑距预测理论模型。该预测模型与其他模型的区别主要是在模型建立过程中,将理论模型和经验模型相结合,把滑坡运动过程简化为物理学的表达,推导出滑距预测的公式。(2)滑坡运动过程中能量转化的方式可分为机械能内部的势能与动能的转化、机械能与热能的转化等。滑坡势能将最终转化为热能(阻滑摩擦、块体碰撞)耗散,而动能则仅仅是一个过程量。当动能的转化率高时,热能消耗小,滑坡速度快、持续时间长,滑坡滑距大;反之,动能转化率低时,热能消耗大,滑坡速度慢、持续时间短,滑坡滑距则小。(3)本研究提出“滑动强度”这一概念,来表征滑坡滑动过程中运动阶段的滑带土抗剪强度。滑动强度属于状态强度,不同于峰值强度、启动强度、完全软化强度和残余强度。在现有试验手段无法获取的情况下,可采用残余强度替代滑动强度进行滑距预测。(4)本研究建立的滑坡滑距预测理论模型中,滑动摩擦系数(tanφ)与能量折减系数(η)作为滑坡滑距预测的重要特征参数,共同影响和耦合作用于滑坡滑距。若滑动摩擦系数(tanφ)取滑带土峰值强度指标即取大值时,由摩擦部分消耗的能量将增大,碰撞等块体间的热能耗散将减小,对应的能量折减系数(η)将增大;反之,若滑动摩擦系数(tanφ)取滑带土残余强度指标即取小值时,由摩擦部分消耗的能量将减小,碰撞等块体间的热能耗散将增加,对应的能量折减系数(η)将减小。(5)针对具体研究区开展区域尺度的基于物理过程的滑坡滑距预测模型研究,以黄土滑坡广泛发育的兰州地区为研究区,甄别筛选出具有详细可靠滑坡特征数据的12处典型黄土滑坡灾害样本。基于已知滑坡特征参数数据,分析确定滑距预测理论公式中各项参数的取值,重点建立η和δ两项参数的统计回归方程,进而提出兰州地区具体的黄土滑坡滑距预测模型。(6)基于模拟和预测方法,运用Slide、CDEM等数值模拟软件,以兰州地区发育的另外2处典型黄土滑坡灾害点为验证样本,对建立的兰州地区黄土滑坡滑距预测模型进行可信度对比分析。结果表明,该模型较好的模拟了兰州地区的黄土滑坡滑距。(7)选取兰州地区典型黄土挖填方工程建设场地,采用建立的滑坡滑距预测模型对场地周边分布的不稳定斜坡进行滑动距离预测分析,为建设场地防灾减灾提供技术支撑。本研究将补充和完善滑坡空间预测和风险评价的理论与实践水平,为地质灾害防治与管理决策部门合理确定滑坡危害范围提供科学依据和技术支撑,具有较高的理论意义和实际应用价值。提出的黄土滑坡滑距预测模型将为兰州地区黄土滑坡灾害的防灾减灾提供必要的科技支撑,对兰州市乃至黄土高原地区的滑坡灾害防治起到一定的促进作用。