PFC泥石流模拟

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1、第31卷增刊1岩土力学Vol.31Supp.12010年8月RockandSoilMechanicsAug.2010文章编号：1000－7598(2010)增刊1－0394－05泥石流启动过程PFC数值模拟胡明鉴，汪稔，陈中学，王志兵（中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点试验室，武汉430071）摘要：泥石流松散碎屑物质具有散粒体的基本特征，在暴雨激发下容易形成泥石流，整个过程具有散粒体大变形的特征。颗粒流理论是基于离散单元法模拟圆形颗粒介质的运动及其相互作用，在模拟颗粒相互作用和大变形问题研究方面具有显著的优越性。为分析泥石流松散碎屑物质启动形成泥石流的过程及其与土体含水

2、率的关系，采用二维颗粒流程序（PFC2D）分析降雨作用下松散碎屑物质启动形成泥石流的过程，揭示崩滑堆积体在降雨作用下含水率超过临界值后质点运动速度和位移增加，松散碎屑物质启动并加速而导致滑坡泥石流连锁式破坏的过程和机制。关键词：泥石流；松散碎屑物；颗粒流；临界含水率；启动中图分类号：TV144；O241文献标识码：AInitiationprocesssimulationofdebrisdepositbasedonparticleflowcodeHUMing-jian,WANGRen,CHENZhong-xue,WANGZhi-bing(StateKeyLaboratoryofGeomec

3、hanicsandGeotechnicalEngineering,InstituteofRockandSoilMechanics,ChineseAcademyofSciences,Wuhan430071,China)Abstract:Themud-rocklooseningdepositwhichhasthebasiccharacterofgranularmixturesiseasilyturningintodebrisflowifinspiredbyrainstorm.Basedonthediscreteelementmethodanditssuperiorityonroundpart

4、iclesmovingandmutuallyaffectingandbigdistortionquestionresearch.Inordertoanalyzetherelationshipbetweenthemoisturecontentandtheprocessoflooseningdepositforminginthemud-rockflow,thisthesissimulatedtheprocessoflooseningdepositturningintodebrisflowunderconditionofrainfallbyusingthetwo-dimensionalpart

5、icleflowcodesoftware-PFC2D.Resultshowedthattheparticlewouldstartmovingandacceleratingthencausedthedisplacementincreasing,inducedthechaindestroyprocessandmechanismoflandslideanddebrisflowwhenthewatercontentsurpassingthecriticalmoisturecontent.Keywords:debrisflow;looseningdeposit;particleflowcode;c

6、riticalwatercontent;initiation极易在降雨的激发下形成泥石流，该过程中最重要1前言[2]的环节是松散碎屑物质的启动过程。王士革研究泥石流是山区沟谷中，由暴雨、冰雪融水、地山坡型泥石流的形成条件及特征，指出在大暴雨的震等激发，含有大量泥沙、石块等的松散土体与水激发下，凹型坡面内的土体饱水后突然起动，沿着体混合的特殊洪流，是介于崩塌、滑坡等块体运动基岩表面向下快速运动，崩滑体起动后立即转化为和高含沙水流运动之间的一系列流动过程，是各种泥石流，最后泥砂停积在坡脚，形成倒石堆状的堆[3－4]自然和人为因素综合作用的产物，因给人民生产生积体或直接进入支沟转化为沟谷泥石流

7、。崔鹏[1][5][6－7]活造成深重灾难而引起人们的广泛关注。其暴发和戴福初、Iverson等开展了滑坡向泥石流的转必需具备松散碎屑物质、陡峻的地形和高强度集中化的试验和机制研究，为松散碎屑物质启动形成泥暴雨3个条件。松散堆积物主要是来源于各种坡积石流研究奠定了基础。物、残积物、洪积物和人工弃渣以及老泥石流堆积形成泥石流的松散碎屑物质多为砾石、砂砾、物等，以崩塌、撒落、坠落和溜滑等方式进入沟道粉细砂和黏性土等混合而成的砾石土，具有