基于两相双质点MPM的滑坡堵江灾害链生全过程分析

摘要

滑坡—堵江—堰塞湖灾害链是高山峡谷地区的典型地质灾害，其中，滑坡堵江环节作为该灾害链的衔接过程，往往决定了后续灾害在时间、空间上的延拓规模，合理再现这一复杂流–固耦合过程对于灾害链风险评估至关重要。本文基于物质点法（MPM）模拟岩土材料非线性的优势，采用Drucker–Prager模型表征失稳运动的岩土体，引入人工状态方程表征水体流动过程，发展了岩土体（固相）与水体（液相）相互作用的两相双质点物质点法（TPDP–MPM）；通过模型试验尺度下滑坡体–水体相互作用过程的仿真分析，验证了TPDP–MPM处理岩土体、水体两相耦合的有效性。以此为基础，针对2011年湖北十堰市二荒村滑坡堵江（平渡河）灾害链，再现了灾害演化全过程；通过演化过程中的速度场与动能分析，认为二荒村滑坡堵江全过程可分为失稳启动、高速滑动、入江制动和堆积成坝4个阶段，揭示了滑坡体在失稳启动和高速滑动阶段的运移模式及入水制动阶段水体对于滑坡堆积过程的影响规律。研究成果可为滑坡堵江灾害链全过程的推演与风险评估提供理论支撑与方法。

关键词

灾害链 / 滑坡堵江 / 物质点法 / 流固耦合 / 运动学分析

基金资助

国家自然科学基金项目（52179117;U21A20159）; 中国科学院青年创新促进会项目（2021325）;中国科学院国际合作项目（131551KYSB20180042）