›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (S1): 513-520.doi: 10.16285/j.rsm.2018.0532

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基于黏弹塑性本构模型的泥石流数值模拟

李兆华,胡 杰,冯吉利,龚文俊   

  1. 中国矿业大学(北京) 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,北京100083
  • 收稿日期:2018-04-03 出版日期:2018-07-20 发布日期:2018-09-02
  • 通讯作者: 龚文俊,男,1985年生,博士,主要从事边坡稳定方面研究工作,E-mail: gwj6641118@163.com E-mail:Lizheng6224166@126.com
  • 作者简介:李兆华,男,1985年生,博士,主要从事岩石力学数值分析工作,
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(No. 51179169,50979097);中央高校基本科研业务费专项资金项目(No. 2012FZA4019);浙江省重点创新团队支持计划项目(No. 2009R50050)。

Numerical simulation of debris flow based on visco-elastoplastic constitutive model

LI Zhao-hua, HU Jie, FENG Ji-li, GONG Wen-jun   

  1. State Key Laboratory for Geomechanics and Deep Underground Engineering, China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing 100083, China
  • Received:2018-04-03 Online:2018-07-20 Published:2018-09-02
  • Supported by:

    This work was supported by the National Science Foundation of China(51179169, 50979097), the Fundamental Research Funds for the Central Universities (2012FZA4019 ), and the Key Innovative Team Supporting Program of Zhejiang Province(2009R50050).

摘要: 泥石流是一个世界范围的地质灾害问题,多年来受到广泛而深入的研究。大多数工作致力于分离地研究岩土材料破坏前的失稳机制和失稳后的快速流动扩展。尝试以一种连续方法模拟完整的泥石流过程,仅用一个本构模型描述泥石流的起始、扩展和停滞。首先讨论了重力增大和基质吸力降低诱发泥石流的力学机制,描述了泥石流过程中岩土材料力学性质的弹塑性–黏性转变现象,对泥石流进行了黏弹塑性的全程模拟,并对挡土墙的冲击效应进行了启发性研究,证明了研究中所使用的本构模型可以准确地描述岩土材料的固流转化现象,数值方法可以很好地对均质连续介质进行大位移模拟。

关键词: 泥石流, 数值模拟, 宾汉模型, 统一模型, 挡土墙

Abstract: The debris flow is a worldwide geological disaster, and has been widely and deeply investigated over the years. Most studies of the geomaterial are focused on the instability mechanisms before the failure and the fast propagation after the failure, separately. This paper attempts to simulate the consistent process of a debris, using a continuous approach. The initiation, propagation and deposit stages of the debris flow are modeled using a constitutive model. The visco-elastoplastic constitutive model with solid-fluid transition is briefly presented and used in the study; and the corresponding physical parameters are carefully calibrated. Two failure mechanisms induced by increasing gravity and decreasing suction are discussed; and the definition for the interface between viscous and elastoplastic layers is explained. Finally, the consistent simulation of the debris flow is performed; and the impact effect against a retaining wall is heuristically studied.

Key words: debris flow, numerical simulation, Bingham's model, unified model, retaining wall

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