周健 杜强 于仕才

摘要：采用离散元颗粒流程序PFC3D（Particle Flow Code）对泥石流启动过程的模型试验进行数值模拟研究.考虑泥石流启动过程中砂土的非饱和特性，在前期研究的基础上对模型进行改进，利用微小颗粒模拟水团，并通过设置黏结模型模拟土颗粒间的基质吸力.将数值模拟结果与室内模型试验进行对比分析，分析得出泥石流的启动表现为后部土体推挤前部土体快速下滑.非饱和状态下，颗粒间的基质吸力提供了一定的土体强度，当渗透力和重力引起的下滑力克服这种颗粒间的黏结力时，土体由非饱和状态逐渐转变为饱和状态，泥石流才会启动.与原有未考虑非饱和特性的数值模拟方法对比，结果表明， 使用PFC3D并考虑土体非饱和特性，可以更接近地模拟流滑型泥石流的破坏形态和启动过程.

关键词：泥石流；启动过程；数值模拟；非饱和特性

中图分类号：P64 文献标识码：A

近几十年，国内外学者从室内试验、野外试验以及数值模拟等方面对泥石流做了大量的研究，并在泥石流的启动方面取得了许多研究成果.泥石流受降雨强度、坡度和坡面土体特性等因素影响较大，其启动机理和力学过程比较复杂，单从宏观或连续角度研究其机理可能会遇到瓶颈.而结合离散元数值模拟，可以从细观和非连续的角度出发进行泥石流启动过程的研究，为揭示泥石流的启动机理提供新的研究方法和研究思路.

Asmar和Langston[1]采用离散元法（DEM）模拟三维……