基于SPH法的九寨沟滑坡模拟研究
发布时间：2021-08-31 15:39
为了提高有限元法在解决滑坡较大变形时网格畸变的计算效率和精度,以九寨沟区域滑坡处地层土壤材料参数为基础,采用SPH法建立边坡模型,通过改变粒子密度和瑞利阻尼参数,研究了九寨沟区域滑坡的缩尺斜面模型滑坡面发生状况,比较了不同参数下滑动面产生过程中的差异。结果表明,在应用SPH法分析地震边坡变形的过程中,平滑距离的调整易使计算精度发生变化,从而产生一定程度的误差,而平滑距离也会影响边坡的最终变形形态;在不同的SPH粒子密度和不同的瑞利阻尼参数下,滑动面的产生过程也呈现出显著差异。SPH法有效改善了有限元处理大变形时网格失真等问题,研究结果可为地质灾害易发区的滑坡灾害防治提供一定参考。
【文章来源】：河北工业科技. 2020,37(06)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
九寨沟地震烈度图
SPH粒子和核函数的详细关系可参考图2,求解物理量f时相当于求出离中央的黑色粒子一定距离内的粒子(图中的深色粒子)所具有的值的加权平均值,在浅色粒子的位置,核函数的值为零则不含在计算中。平滑距离是常用参数,取值过小易导致SPH近似计算的粒子数减少,从而导致计算精度的降低。为了解决计算误差问题,使用CHEN等[15]提出的CSPM(corrective smoothed particle method)法,将式(2)和式(3)用式(7)和式(8)代替:
图3为典型地震滑坡高分影像特征,九寨沟滑坡发生处地层土壤材料的物理性质见表1。图4中的圆弧线为使用表1数据进行的经典斜面模型实验所得到的滑动面,九寨沟景区熊猫海沿岸发生的滑坡按等比例缩小的模型实验如图5所示,实曲线即为模型实验中产生的滑动面。笔者采用4种不同粒子排布密度的模型进行解析,如图6所示。SPH粒子用规则格状排布,粒子间隔定义为dp,粒子总数定义为np。边界条件为底面固定,侧面只在水平向固定,粒子可以上下方向自由运动,平滑距离h为2.6dp。形变速度和加速度由上述各式分别计算得到。瑞利阻尼在一次模式和二次模式中使用相同的衰减常数。为了考察不同衰减对分析结果产生的影响,使用瑞利阻尼分别为2%,5%,10%时进行对比分析。表1 材料物理参数Tab.1 Material physical parameters 密度ρ/(g·cm-3) 黏聚力cp/(kN·m-2) 内摩擦角φp/(°) 残余黏聚力cr/(kN·m-2) 残余内摩擦角φr/(°) 弹性系数E/(kN·m-2) 泊松比ν 1.16 143.3 5.9 17.5 5.9 389 000 0.466
【参考文献】：
期刊论文
[1]遗传算法优化BP神经网络的岩质边坡稳定性预测[J]. 黎玺克. 河北工业科技. 2020(03)
[2]四川九寨沟Ms7.0地震主震及其余震序列精定位[J]. 房立华,吴建平,苏金蓉,王毛毛,蒋策,范莉苹,王未来,王长在,谭夏露. 科学通报. 2018(07)
[3]九寨沟Ms 7.0级地震的左旋走滑作用与动力机制[J]. 李勇,邵崇建,李芃宇,周荣军,刘玉法,张威,马超,颜照坤,闫亮,王伟明. 成都理工大学学报(自然科学版). 2017(06)
[4]九寨沟地震发震断层属性及青藏高原东南缘现今应变状态讨论[J]. 徐锡伟,陈桂华,王启欣,陈立春,任治坤,许冲,魏占玉,鲁人齐,谭锡斌,董绍鹏,石峰. 地球物理学报. 2017 (10)
[5]公路高边坡稳定性远程监控技术研究[J]. 于远亮,靳静. 河北工业科技. 2014(03)
本文编号：3375154
【文章来源】：河北工业科技. 2020,37(06)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
九寨沟地震烈度图
SPH粒子和核函数的详细关系可参考图2,求解物理量f时相当于求出离中央的黑色粒子一定距离内的粒子(图中的深色粒子)所具有的值的加权平均值,在浅色粒子的位置,核函数的值为零则不含在计算中。平滑距离是常用参数,取值过小易导致SPH近似计算的粒子数减少,从而导致计算精度的降低。为了解决计算误差问题,使用CHEN等[15]提出的CSPM(corrective smoothed particle method)法,将式(2)和式(3)用式(7)和式(8)代替:
图3为典型地震滑坡高分影像特征,九寨沟滑坡发生处地层土壤材料的物理性质见表1。图4中的圆弧线为使用表1数据进行的经典斜面模型实验所得到的滑动面,九寨沟景区熊猫海沿岸发生的滑坡按等比例缩小的模型实验如图5所示,实曲线即为模型实验中产生的滑动面。笔者采用4种不同粒子排布密度的模型进行解析,如图6所示。SPH粒子用规则格状排布,粒子间隔定义为dp,粒子总数定义为np。边界条件为底面固定,侧面只在水平向固定,粒子可以上下方向自由运动,平滑距离h为2.6dp。形变速度和加速度由上述各式分别计算得到。瑞利阻尼在一次模式和二次模式中使用相同的衰减常数。为了考察不同衰减对分析结果产生的影响,使用瑞利阻尼分别为2%,5%,10%时进行对比分析。表1 材料物理参数Tab.1 Material physical parameters 密度ρ/(g·cm-3) 黏聚力cp/(kN·m-2) 内摩擦角φp/(°) 残余黏聚力cr/(kN·m-2) 残余内摩擦角φr/(°) 弹性系数E/(kN·m-2) 泊松比ν 1.16 143.3 5.9 17.5 5.9 389 000 0.466
【参考文献】：
期刊论文
[1]遗传算法优化BP神经网络的岩质边坡稳定性预测[J]. 黎玺克. 河北工业科技. 2020(03)
[2]四川九寨沟Ms7.0地震主震及其余震序列精定位[J]. 房立华,吴建平,苏金蓉,王毛毛,蒋策,范莉苹,王未来,王长在,谭夏露. 科学通报. 2018(07)
[3]九寨沟Ms 7.0级地震的左旋走滑作用与动力机制[J]. 李勇,邵崇建,李芃宇,周荣军,刘玉法,张威,马超,颜照坤,闫亮,王伟明. 成都理工大学学报(自然科学版). 2017(06)
[4]九寨沟地震发震断层属性及青藏高原东南缘现今应变状态讨论[J]. 徐锡伟,陈桂华,王启欣,陈立春,任治坤,许冲,魏占玉,鲁人齐,谭锡斌,董绍鹏,石峰. 地球物理学报. 2017 (10)
[5]公路高边坡稳定性远程监控技术研究[J]. 于远亮,靳静. 河北工业科技. 2014(03)
本文编号：3375154
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