光滑粒子动力学在滑坡模拟中的应用
编号:3783
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更新:2023-04-19 09:36:05
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口头报告
摘要
高位滑坡往往具有较高的运动速度、超强的流动性和极大的影响范围。准确预测此类滑坡的运动距离和堆积范围与形态,对于滑坡风险评估和减灾措施布局具有重要意义。在最近的研究中,基于连续介质力学框架的数值计算方法在模拟高速远程滑坡运动堆积时表现出较好的效果,然而,仍然面临着如何选取本构模型、材料参数以及结果校准的问题。为此,我们采用了基于连续体假设的无网格方法SPH(三维光滑粒子动力学3D Smoothed Particle Hydrodynamics),SPH是一种自适应的、无网格的、拉格朗日粒子方法,适合于模拟自由表面、移动界面和大的流动变形。在材料本构模型方面,选取了基于土力学弹塑性理论的Drucker-Prager(DP)模型和非牛顿流变学的Rheological Drucker-Prager(RDP)模型进行对比研究,这两种模型均涉及到描述滑坡材料性质的摩擦系数和粘性系数两个参数。通过将数值模拟的流动过程和沉积结果与静态现场数据和动态地震信号进行校准。结果表明,在不同的材料参数值范围内,土力学DP模型和流体学RDP模型都能捕捉到滑坡关键的流动过程和堆积形态,敏感性分析表明,摩擦系数和黏聚力都对滑坡堆积和力-时函数有贡献,然而,深层滑坡对摩擦角非常敏感,但对内聚力的影响较小。我们的研究还给出了滑坡案例演变的关键特征,包括动量、速度、表观基底摩擦力,并将整个持续时间内的动态过程分为三个阶段。数值模拟、现场数据和地震波形反演的结合有助于获得良好的约束流变学模型及其相关参数,并阐明滑坡过程的物理特性。
关键词
滑坡、运动和堆积、光滑粒子动力学、本构模型、模型验证
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