Bergsturzbruch und die Wahrscheinlichkeitsverteilung der mobilisierten Trümmervolumina

Von Bergstürzen verursachte Erosion wird durch die Größe und Häufigkeit von Hanginstabilitäten sowie durch die daraus resultierenden Flüsse von Trümmern von den Hängen gesteuert. In dieser Arbeit behandeln wir den Größen-Häufigkeits-Teil des Prozesses und entwickeln eine Theorie des anfänglichen Hangversagens und der Trümmermobilisation, die die schwer schwanzartige Verteilung (Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion oder PDF) reproduziert, die für Quellbereiche und Volumina von Bergstürzen beobachtet wird. Die Ausbreitung des Bergsturzbruchs wird als ein quasi-statischer, nichtinertialer Prozess vereinfachter elastoplastischer Verformung mit Dehnungsschwächung behandelt; der Trümmerabfluss wird nicht berücksichtigt. Das Modell verfolgt das stochastisch sich entwickelnde Ungleichgewicht der Reibungs-, Kohäsions- und Körperkräfte über einem versagenden Hang und verwendet Sicherheitsfaktor-Konzepte, um das sich entwickelnde Ungleichgewicht in eine Serie von inkrementellen Wahrscheinlichkeiten für Bruchwachstum oder -stillstand umzuwandeln. Ein einzelner Bruch wird mit einer Sequenz gewichteter "Münzwürfe" simuliert, wobei die Gewichte durch die Wachstumswahrscheinlichkeiten festgelegt werden. Das in dieser stochastischen Weise behandelte Hangversagen ist ein Überlebensprozess, der asymptotisch potenzielle Gesetze für PDFs von Fläche und Volumen für Gesteins- und Trümmerrutsche erzeugt; die vorhergesagten Skalierungsexponenten stimmen mit Analysen von Bergsturzinventaren überein. Der primäre Einfluss auf die Form der Modell-PDFs ist die relative Bedeutung der Kohäsion gegenüber der Reibung bei der Festlegung der Hangstabilität; die Skalierung kleinerer, flacherer Versagen und die Größe der häufigsten Bergsturzvolumina resultieren aus der niedrigen Kohäsion von Boden und Regolith, während die negative potenzielle Gesetz-Skalierung für größere Versagen mit der größeren Kohäsion von Festgestein verbunden ist.