地震作用下松散堆积体崩塌的颗粒流数值模拟

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1、第44卷第4期西南交通大学学报Vol.44No.42009年8月JOURNALOFSOUTHWESTJIAOTONGUNIVERSITYAug.2009文章编号:025822724(2009)0420580205DOI:10.3969/j.issn.025822724.2009.04.019地震作用下松散堆积体崩塌的颗粒流数值模拟杨庆华,姚令侃,杨明(西南交通大学土木工程学院,四川成都610031)摘要:应用基于离散单元法理论的二维颗粒流数值模拟程序,探讨了松散堆积体在地震诱发作用下的崩塌过程与规

2、律.通过改变堆积体底部边界的角度模拟不同地震烈度对松散堆积体崩塌规律的影响,并将数值模拟结果与离心模型试验结果进行了比较.结果表明:在地震诱发作用下,松散堆积体的崩塌量占崩塌总量的比重,5度地震烈度时约为5%,偏离临界休止角不到1.0°;6度和7度地震烈度时为18%左右,偏离临界休止角1.0°～2.0°;而8度地震烈度时约为45%,已远远偏离临界休止角近10°.研究结果可供山区道路边坡抗震设防及崩塌体对道路、河流的阻塞评价参考.关键词:颗粒流;数值模拟;地震荷载;松散堆积体;离心模型试验中图分类号

3、:U213.152.1文献标识码:AParticleFlowNumericalSimulationofLandslipofLooseSlopeunderSeismicLoadingYANGQinghua,YAOLingkan,YANGMing(SchoolofCivilEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China)Abstract:Thelandslipprocessandlawoflooseslopesunderseism

4、icloadingwereinvestigatedbyusingPFC2D(particleflowcodeintwodimensions)basedonthediscreteelementmethod.Inthenumericalsimulation,theeffectofseismicintensityonthelandslipoflooseslopeswasanalyzedbychangingtheangleofundersideduetopseudo2staticmethod,andthe

5、numericalsimulationresultswerecomparedwiththeexsitingcentrifugaltestones.Theresearchresultsshowthatthelandsliplawoflooseslopescanbeanalyzedeffectivelybyaparticleflowcodemodel.Underseismicintensitiesof5,6to7or8degree,landslipscaleisrespectivelyabout5%,

6、18%and45%,anddeparturefromthecriticalslopeislessthan1.0°,1.0°to2.0°andabout10°,respectively.Thenumericalsimulationresultsareconsistentwiththeexsitingcentrifugeexperimentalones.Theresearchprovidesareferencefortheaseismaticdesignoflooseslopesandtheevalu

7、ationofriverandroadbarrage.Keywords:particleflow;numericalsimulation;seismicloading;looseslope;centrifugemodeltest地震诱发的滑坡、崩塌、泥石流和边坡失稳同属地震造成的松散堆积体斜坡破坏效应,是高烈度地震地区常见的地震次生灾害,危害性极大.发生在我国山岳地区的一些地震表明,强烈地震诱发的次生灾害,[1,2]其危害比地震直接造成的损失还要大.尤其是“5·12”汶川特大地震引发的山体滑坡、山

8、体崩塌、泥石流、堰塞湖等次生地质灾害,呈现出范围广、程度深、危害大和持续时间长的特点.国土资源部对受灾地区中41个县的地质灾害隐患点进行过普查,查出的4929处地质灾害隐患点中,特大型地质灾害隐患点158处,大型地质灾害隐患点1271处,中型地质灾害隐患点1817处,这些地质灾害隐患点威胁着94万收稿日期:2008209202基金项目:国家重点基础研究发展计划资助项目(2008CB425802);国家自然科学基金资助项目(50478085)作者简介:杨庆华(1976-),男,讲师,