基于MPM的短时强降雨作用下边坡响应研究
Numerical study on the response of slope subjected to short-duration heavy rainfall using the MPM
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摘要: 网格畸变现象导致常规有限元计算大变形问题时的模拟结果易失真、不准确。物质点法(MPM)是一种结合了拉格朗日法与欧拉法优点的无网格模拟方法,给降雨等作用下边坡大变形模拟提供了新途径。针对短时强降雨作用下的边坡响应问题,基于二维两相单点物质点法分析了不同土体饱和渗透系数、降雨强度时的有效应力、位移、渐进失稳特征以及孔隙水压力。研究结果显示:(1)边坡失稳启动时刻随着短时强降雨强度的减小而滞后,并且随雨强减小,坡脚位移在失稳阶段由快速陡增模式逐渐演化为缓慢增加模式。除此之外,坡脚处有效应力减小趋势、降雨在边坡中的影响深度均随雨强的减小而减小。(2)短时强降雨作用下边坡破坏模式主要为深层或浅层整体滑动、牵引式滑动,其中后者对应的边坡破坏程度更大。相同雨强时,土体饱和渗透系数较小、较大的边坡分别易产生浅层、深层滑动破坏。(3)土体饱和渗透系数减小时,短时强降雨强度对边坡内孔隙水压大小及其分布规律的影响逐渐减弱。