堰塞体形成全过程的连续离散耦合数值模拟
2017-03-21常晓林
中国农村水利水电 2017年9期
关键词:界面
王 叶,周 伟,马 刚,陈 远,常晓林
(1. 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,武汉 430072;2. 武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室,武汉 430072)
自然界中堰塞体的形成因素很多,根据统计,有90%以上是地震诱发滑坡形成的[1],滑坡体堆积河谷形成堰塞体,一旦失稳将引发下游洪水灾害,因此深入研究地震作用下的堰塞体形成机制,对于评估堰塞体的稳定性、堰塞湖潜在次生灾害可能性及其损失具有重要意义。
目前对于堰塞体形成机制的研究方法主要有有限元法(FEM)[2,3]、离散元法(DEM)[4-7]、非连续变形分析方法(DDA)[8,9],连续-离散耦合分析方法(FDEM)[11-17]等。徐文杰等[2]在对肖家桥滑坡区详细的地质调查基础上,结合动力有限元分析进行,再现滑坡三维空间失稳过程;刘传正等[3]通过有限差分方法研究了红石岩山体在地震的动力响应特征和崩塌的形成机理。在强震作用下,岩土体发生局部大变形甚至形成强间断面(岩石拉断、沿结构面滑移),此时基于连续介质力学的传统有限元方法和有限差分法受小变形假设的限制而很难适用。曹琰波等[4]采用离散单元法,对唐家山滑坡由变形累积到破坏滑动的全过程进行了模拟,研究了地震作用下顺层岩质滑坡全过程;Wu等[5]采用离散元方法分析一个地震诱发的大规模滑坡,研究滑坡体滑动过程和滑坡后的形态等;焦玉勇等[6]采用离散单元法模拟了边坡失稳过程;邬爱清等[8]采用非连续变形分析方法,以唐家山滑坡形成的堰塞坝形态和位置作为目标函数,对唐家山滑坡过程进行复演,探讨地震荷载下高速滑坡的形成机制;……
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