復(fù)雜滑坡三維離散建模方法及其在茂縣滑坡中的應(yīng)用*

陳 骎 范 剛② 周家文②

（①四川大學(xué)水利水電學(xué)院，成都610065，中國）

（②四川大學(xué)水力學(xué)與山區(qū)河流開發(fā)保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都610065，中國）

0 引 言

數(shù)值模擬可以重現(xiàn)滑坡破壞和失效后的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)過程，是研究滑坡災(zāi)害的重要手段之一（杜鵑等，2015；李萌等，2018；馬鵬輝等，2018；施家杰等，2019）。3DEC（Three-dimensional Distinct Element Code）是一款由美國Itasca公司開發(fā)的三維塊體離散元計(jì)算軟件，采用顯示差分法進(jìn)行求解運(yùn)動(dòng)方程，能夠準(zhǔn)確地模擬外力作用下塊體的運(yùn)動(dòng)過程（Hart et al.，1988）。相對于基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的數(shù)值方法（如FEM、FLAC等）和基于顆粒離散元的數(shù)值方法（如PFC、EDEM等），3DEC中的塊體接觸模型能夠更加準(zhǔn)確地反映塊體間的相互作用，因此，3DEC更適用于滑坡的運(yùn)動(dòng)過程模擬（顧金等，2016；Wu et al.，2017，2018；Shen et al.，2019）。

建立幾何模型是進(jìn)行數(shù)值模擬的第一步，3DEC軟件對于復(fù)雜幾何模型的建模提供了以下兩種方法：（1）在Rhinoceros軟件中建立邊坡solid實(shí)體，導(dǎo)出為VRML格式文件，再由內(nèi)置的VTPT插件將其轉(zhuǎn)為3DEC命令流；（2）通過Gridle插件將AutoCAD創(chuàng)建的閉合幾何圖形轉(zhuǎn)換為3DEC塊體（Itasca Consulting Group，Inc.，2016）。3DEC提供的兩種建模方法難以滿足復(fù)雜滑坡數(shù)值模擬快速建模的要求。為了克服3DEC軟件在建模方面的不足，一些學(xué)者進(jìn)行了一些探索。韓浩亮等（2012）利用Surfer軟件和FISH語言編程，建立了復(fù)雜地表及簡單地層的地質(zhì)體模型。趙玉玲等（2018）采用MATLAB建立了復(fù)雜礦區(qū)的地表模型。石崇等（2016）提出一種自下向上的建模方法，利用AutoCAD、ANSYS軟件及FORTRAN語言實(shí)現(xiàn)了具有復(fù)雜坡面形態(tài)邊坡的模型構(gòu)建。

滑坡數(shù)值分析模型通常可分為滑床、滑體兩個(gè)部分，但是，對于高速滑坡而言，運(yùn)動(dòng)過程中常常伴隨有強(qiáng)烈的鏟刮現(xiàn)象，建模時(shí)還應(yīng)考慮滑動(dòng)路徑上的基底物質(zhì)。……