考虑内部崩解变形耗能的滑体运动模型及应用研究

Motion model for landslide mass is a mathematical model based on the mobility mechanism of landslide mass, which has important engineering value and used in predicting the sliding velocity and run-out distance and impact energy etc. According to the theory analysis and model experment of the project applicant, landslide mass disintegrates and dissipates a lot of kinetic during the motion process. the objective of this project is proposed a motion model considering the disintegration energy of landslide mass.The studies split into four steps: ① Establish the interior energy dissipation function based on the the generalizd dissipation force and work-energy mechanism of landslide mass, get the theory motion model for landslide mass. ② Improve the preliminary experimental device, obtain the parameter of motion model. ③ Inverse the motion parameter got from step 2 by occurred landslide data, which makes the motion model in line with the actual situation. ④ Apply the motion model in the assessement of landslide intensity level. This recerch will improve the precision of landslide intensity assessment, achieve quantitative assessment of disaster loss, and provide basis for risk assessment.

滑体运动模型是在滑动机理的基础上建立的数理模型，用于计算滑速、滑距、冲击能等致灾强度指标，有重要的工程应用价值。现有模型没有考虑滑体内部崩解变形耗能的影响，申请人通过前期理论分析、数值计算和模型实验表明如果不考虑运动过程内部耗能，将与实际有很大误差。为此，本项目将提出一种考虑内部耗能的滑体运动模型，并进行工程应用，具体内容为：①根据广义耗散力和滑体变形的功能关系建立滑体内部耗能函数，将滑体运动抽象为有内部耗能的变形体平面运动，建立其动力学控制方程，得到滑体运动模型；②完善前期模型实验平台，通过实验测量所需参数并验证建立的理论模型；③采集历史滑坡数据，采用建立的理论模型反算历史滑坡动参数，对实验获取的参数进行修正，克服实验参数的误差问题；④将模型应用于实际评估为工程应用提供指导。通过这一系列研究提高滑坡致灾强度评估的准确性，实现灾害后果的定量评估，为风险评估和防治方案决策提供科学依据。

滑坡运动模型是确定滑坡灾害影响范围的核心问题，同时也是滑坡灾害风险评估的关键技术，目前滑体运动模型研究较为薄弱，通常将滑体简化为质点或刚体，不考虑滑动过程内部崩解变形的影响，滑距计算误差较大，从而影响风险评估的科学性和合理性。项目从理论建模、参数获取及软件系统开发等几个方面对滑体运动模型进行研究，提高滑坡影响范围评估计的准确性，完善滑坡灾害风险评估体系，促进风险评估在滑坡灾害防治工作中的实用推广，主要的工作和结论有：.（1）提出滑坡运动能耗机理，建立考虑内部崩解变形的滑坡体运动模型框架，将滑体下滑运动过程简化为变形体平面运动问题，建立了一种考虑滑动过程内部崩解变形效应的滑体运动模型。.（2）在拉格朗日分析力学的框架下，构建滑体运动的内部、外部耗能函数以及势函数，得到考虑内外部变形耗能的滑体运动拉格朗日运动微分方程。.（3）分析滑坡体运动下滑过程，总结得到滑坡体运动下滑的渐进式崩解耗能机理，推导渐进式崩解情况下滑体内部崩解耗能函数，并得到了相应的滑体运动微分方程。.（4）提出了一种新的反映滑体内部变形特性的指标，该指标是滑体固有属性，只与滑体残余强度特征相关，与滑坡外部几何特征等因素无关。.（5）提出滑体内部变形特征参数反演分析方法，以离散元数值模拟和试验滑距结果为基础进行相应的反演分析，得到滑体变形内部粘阻力系数函数。.（6） 基于滑坡体运动模型开发滑坡灾害风险评估软件系统。该系统可实现安全系数计算、失稳概率计算、滑距计算、受灾体受灾概率计算和综合风险评估。.项目提出的理论模型实现了滑坡影响范围的定量评估，解决了滑坡灾害风险评估技术的一个瓶颈问题，开发的软件系统填补了滑坡灾害风险评估软件空白，项目研究具有重要的理论意义和工程实用价值。