Investigation of the Frost-Induced Shallow Alpine Rockfall Process Using 3D FDEM
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT: Increasing rockfall activities in alpine areas have been observed under the global climate change circumstance. One widely accepted explanation of the alpine rockfall is that the warming and thawing of ice-rich bedrock permafrost decreases effective shear strength and destabilizes rock substrates in unusual hot summers. However, small but frequent shallow collapses are also widely observed in mountainous areas when the temperature decreases in late autumn or cold winter. The research work presented herein proposes a numerical framework for simulating the frost heaving/cracking process and revealing the related shallow alpine rockfall mechanism, based on the three-dimensional (3D) combined finite discrete element method (FDEM), where complex coupled thermal-mechanical processes at low-temperature are considered, e.g., the heat transfer, water-ice transition, ice-rock interaction, and cracking. Results suggest that shallow collapses are observed when the temperature decreases in late autumn or cold winter. Cracks initiate and propagate in the rock mass, driven by the ice-rock interaction in cold seasons, deteriorate the structure stability and induce shallow rockfall. Knowledge of long-term thermal/water evolution of a rock slope therefore provides valuable insight into progressive rock deformation and related alpine rockfall hazards. 1. BACKGROUND Increasing rockfall activities in alpine areas have been observed under the global climate change circumstance (Harris et al. 2009; Ravanel and Deline 2011), and are linked to the frost heaving/cracking behavior (Hallet 2006; Draebing and Krautblatter 2019). One wildly accepted explanation of the alpine rockfall is that the warming and thawing of ice-rich bedrock permafrost decreases effective shear strength and destabilize rock substrates in unusual hot summers (Gruber et al. 2004; Hasler et al. 2012). However, small but frequent shallow collapses are also widely observed in mountainous areas when the temperature decreases in late autumn or cold winter (Gruber and Haeberli 2007; Wu et al. 2021). Frost cracking is hypothesized to play an important role in the destabilization of steep permafrost (Matsuoka and Murton 2008), which can be inferred from the evidence that ice is common in fractures of bedrock and the fresh detachment scars of rockfall. Therefore, understanding the frost heaving/cracking mechanism is critical to shallow rockfall disasters in cold regions. To address this knowledge gap, a 3D numerical framework is developed to study the frost heaving and cracking process in fractured rock masses and further investigate the shallow rockfall mechanism based on the 3D FDEM (Munjiza 2004), which takes the advantage of simulating both continuum and discontinuum behavior.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».