為了提高有限元法在解決滑坡較大變形時網(wǎng)格畸變的計算效率和精度,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)下滑動面產(chǎn)生過程中的差異。結(jié)果表明,在應(yīng)用SPH法分析地震邊坡變形的過程中,平滑距離的調(diào)整易使計算精度發(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,滑動面的產(chǎn)生過程也呈現(xiàn)出顯著差異。SPH法有效改善了有限元處理大變形時網(wǎng)格失真等問題,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。 

【文章來源】：河北工業(yè)科技. 2020,37(06)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

九寨溝地震烈度圖

SPH粒子和核函數(shù)的詳細關(guān)系可參考圖2,求解物理量f時相當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算中。平滑距離是常用參數(shù),取值過小易導致SPH近似計算的粒子數(shù)減少,從而導致計算精度的降低。為了解決計算誤差問題,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)見表1。圖4中的圓弧線為使用表1數(shù)據(jù)進行的經(jīng)典斜面模型實驗所得到的滑動面,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驗如圖5所示,實曲線即為模型實驗中產(chǎn)生的滑動面。筆者采用4種不同粒子排布密度的模型進行解析,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動,平滑距離h為2.6dp。形變速度和加速度由上述各式分別計算得到。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分析結(jié)果產(chǎn)生的影響,使用瑞利阻尼分別為2%,5%,10%時進行對比分析。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】：
期刊論文
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本文編號：3375154