為了提高有限元法在解決滑坡較大變形時(shí)網(wǎng)格畸變的計(jì)算效率和精度,以九寨溝區(qū)域滑坡處地層土壤材料參數(shù)為基礎(chǔ),采用SPH法建立邊坡模型,通過(guò)改變粒子密度和瑞利阻尼參數(shù),研究了九寨溝區(qū)域滑坡的縮尺斜面模型滑坡面發(fā)生狀況,比較了不同參數(shù)下滑動(dòng)面產(chǎn)生過(guò)程中的差異。結(jié)果表明,在應(yīng)用SPH法分析地震邊坡變形的過(guò)程中,平滑距離的調(diào)整易使計(jì)算精度發(fā)生變化,從而產(chǎn)生一定程度的誤差,而平滑距離也會(huì)影響邊坡的最終變形形態(tài);在不同的SPH粒子密度和不同的瑞利阻尼參數(shù)下,滑動(dòng)面的產(chǎn)生過(guò)程也呈現(xiàn)出顯著差異。SPH法有效改善了有限元處理大變形時(shí)網(wǎng)格失真等問(wèn)題,研究結(jié)果可為地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)的滑坡災(zāi)害防治提供一定參考。 

【文章來(lái)源】：河北工業(yè)科技. 2020,37(06)

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

九寨溝地震烈度圖

SPH粒子和核函數(shù)的詳細(xì)關(guān)系可參考圖2,求解物理量f時(shí)相當(dāng)于求出離中央的黑色粒子一定距離內(nèi)的粒子(圖中的深色粒子)所具有的值的加權(quán)平均值,在淺色粒子的位置,核函數(shù)的值為零則不含在計(jì)算中。平滑距離是常用參數(shù),取值過(guò)小易導(dǎo)致SPH近似計(jì)算的粒子數(shù)減少,從而導(dǎo)致計(jì)算精度的降低。為了解決計(jì)算誤差問(wèn)題,使用CHEN等[15]提出的CSPM(corrective smoothed particle method)法,將式(2)和式(3)用式(7)和式(8)代替:

圖3為典型地震滑坡高分影像特征,九寨溝滑坡發(fā)生處地層土壤材料的物理性質(zhì)見(jiàn)表1。圖4中的圓弧線為使用表1數(shù)據(jù)進(jìn)行的經(jīng)典斜面模型實(shí)驗(yàn)所得到的滑動(dòng)面,九寨溝景區(qū)熊貓海沿岸發(fā)生的滑坡按等比例縮小的模型實(shí)驗(yàn)如圖5所示,實(shí)曲線即為模型實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的滑動(dòng)面。筆者采用4種不同粒子排布密度的模型進(jìn)行解析,如圖6所示。SPH粒子用規(guī)則格狀排布,粒子間隔定義為dp,粒子總數(shù)定義為np。邊界條件為底面固定,側(cè)面只在水平向固定,粒子可以上下方向自由運(yùn)動(dòng),平滑距離h為2.6dp。形變速度和加速度由上述各式分別計(jì)算得到。瑞利阻尼在一次模式和二次模式中使用相同的衰減常數(shù)。為了考察不同衰減對(duì)分析結(jié)果產(chǎn)生的影響,使用瑞利阻尼分別為2%,5%,10%時(shí)進(jìn)行對(duì)比分析。表1 材料物理參數(shù)Tab.1 Material physical parameters 密度ρ/(g·cm-3) 黏聚力cp/(kN·m-2) 內(nèi)摩擦角φp/(°) 殘余黏聚力cr/(kN·m-2) 殘余內(nèi)摩擦角φr/(°) 彈性系數(shù)E/(kN·m-2) 泊松比ν 1.16 143.3 5.9 17.5 5.9 389 000 0.466

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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