复合型滑坡固液耦合过程数值模拟分析--以无山坪滑坡为例

摘要

固液耦合作用是碎屑流向泥石流转化形成复合型滑坡灾害的关键因素,会导致成灾范围和规模放大,是防灾减灾领域研究中的热点和难点问题之一。文中采用自主研发的滑坡后破坏数值模拟平台(LPF 3D,Landslides post failure 3D),以2014年9月强降雨诱发的重庆奉节无山坪滑坡为例,探讨了滑坡在水动力作用下远程成灾的动力过程,揭示了固液耦合影响机制。研究结果显示:水动力作用在滑坡运动过程中主要体现为液化和拖曳两种,两种力学作用的增程效应明显,往往使得碎屑流转化为泥石流,导致远程成灾;基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法的两相耦合计算模型,考虑流体状态方程、固体黏塑性本构方程和相间作用力的共同影响,基本还原了强降雨条件下重庆奉节无山坪滑坡两相运动过程;数值计算结果显示无山坪滑坡最大运动速度为34 m/s,最大堆积厚度为21.5 m,堆积面积为0.12 km 2,最远运动距离为1300 m,模拟结果同实际滑坡的堆积形态基本一致。综上认为,在高位远程滑坡风险调查与预测过程中,需充分考虑强降雨工况下孔隙水压力和固液相间作用,基于LPF 3D方法的数值模拟为高位远程滑坡的风险定量评估提供了依据。