一种模拟节理边坡破坏全程的改进SPH方法
郭友军1
刘鑫龙2
石振明3
曹创华4
夏成志3
鲁光银2
1.湖南省地质调查所,湖南 长沙 410114;中南大学地球科学与信息物理学院,湖南 长沙 4100832.中南大学地球科学与信息物理学院,湖南 长沙 4100833.同济大学土木工程学院,上海 2000924.湖南省地质调查所,湖南 长沙 410114
摘要：裂隙岩质边坡失稳是重大地质灾害,其破坏涉及裂纹萌生、扩展与滑移耦合过程.传统数值方法难以兼顾连续破裂与非连续接触的模拟,且存在网格畸变、参数标定复杂等局限.开发了一种基于强度折减以及核函数改进的三维SPH算法,用于模拟三维裂隙岩体边坡破裂和裂纹扩展以及接触滑移全过程.在改进三维SPH方法中,通过强度折减以及带拉伸截断的摩尔库伦破坏准则实现了裂纹萌芽的判断,通过在改进的核函数内引入损伤标志,实现岩体的裂纹扩展,随后引入了损伤粒子点点三维接触准则,构建完整粒子和断裂粒子三维间接触力.首先采用三维单轴压缩试验来验证算法的可行性,并测定了不同倾角的单裂隙岩体的脆性断裂特征.随后将改进的SPH法以及强度折减理论运用于考虑不同节理倾角的多节理岩质边坡,模拟三维裂隙岩质滑坡破坏过程并评估其稳定性.研究结果表明基于强度折减改进的SPH方法在模拟三维裂隙岩坡破坏以及稳定性问题上具有计算效率高、参数标定少以及准确率高的优点,且该方法可被用于评估其他带结构面的岩质边坡的稳定性.
关键词：光滑粒子流法强度折减岩质边坡裂纹扩展接触工程地质学
分类号：P642(水文地质学与工程地质学)
资助基金：湖南省科技创新计划(No.2024AQ2044)湖南省地质院科技计划项目(No.HNGSTP202516)国家自然科学基金(No.424B2055)国家科技重大专项(No.2024ZD1001400)
论文发表日期：2025-10-30
在线出版日期：2025-11-11（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：18( 4009-4026 )
英文信息