[发明专利]一种基于SPH远近场耦合计算的滑坡涌浪模拟方法

权利要求书

1.一种基于SPH远近场耦合计算的滑坡涌浪模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)建立SPH近场滑坡涌浪计算模型；包括步骤(1.1)～(1.5)：

(1.1)对地质剖面进行处理，保留底滑面、带有岩性分界线的滑体、滑带以及水位线；

(1.2)使用岩性分界线和水位线对滑体进行切割，将形成的不同岩性和饱和度的滑体作为SPH近场滑坡涌浪计算模型的滑体；

(1.3)将底滑面向下偏移为有厚度的面，将所述有厚度的面作为SPH近场滑坡涌浪计算模型的底部边界；

(1.4)根据水位线以及水位线下部地形建立水体；

(1.5)使用相同间隔的粒子对步骤(1.2)的滑体、步骤(1.1)的滑带、步骤(1.3)的底部边界和步骤(1.4)的水体(1.4)进行填充，确定SPH粒子的分布；

(2)进行SPH近场滑坡涌浪计算；包括步骤(2.1)～(2.3)：

(2.1)使用摩尔-库伦本构模型，根据滑体以及滑带的力学特性赋值SPH近场滑坡涌浪计算模型中的岩土体参数，使用状态方程计算水体的压力p；

(2.2)将底部边界设定为固定边界来限制滑体和水体的运动；

(2.3)设置重力、计算时间以及光滑长度，进行SPH近场滑坡涌浪计算，获得滑坡涌浪的演化过程以及涌浪高度特征；

(3)提取SPH近场滑坡涌浪中滑体运动速度、首浪浪高，以及对岸浪高；包括步骤(3.1)～(3.3)：

(3.1)在步骤(1.2)中的滑体中心处布设速度监测测点，提取滑体中心处粒子的速度变化曲线，获得滑体速度变化过程；

(3.2)在步骤(1.2)的滑体前缘布设涌浪高度测点，提取滑体前缘水面的浪高变化，获得首浪浪高变化曲线；

(3.3)在对岸布设对岸浪高测点，提取滑坡对岸浪高变化，获得对岸最大浪高；

(4)建立SPH滑坡涌浪远场计算模型；包括步骤(4.1)～(4.4)：

(4.1)根据滑坡涌浪重点影响区与滑坡距离的位置关系，确定滑坡涌浪上下游的计算范围；

(4.2)根据地质平面图中各控制点的位置及地表高程，建立符合地形特征的远场滑坡涌浪计算模型；

(4.3)根据SPH近场滑坡涌浪计算模型使用剖面的位置、剖面面积以及滑体体积，确定远场滑坡涌浪计算模型中涌浪产生边界的长度和方向；

(4.4)将远场滑坡涌浪计算模型中的上下游边界设置为固定水位边界，将滑坡开始下滑的水位高度设置为计算水位；

(5)以步骤(3.2)中SPH近场滑坡涌浪计算模型获得的首浪浪高为依据，通过标定远场模型的对岸浪高，确定滑坡涌浪远场计算模型中涌浪的输入；

(6)对远场滑坡涌浪计算模型计算，获得涌浪传播过程中的浪高随时间和空间的变化情况；

(7)提取远场滑坡涌浪计算模型中各测点的最大浪高，绘制涌浪最大浪高分布云图，确定滑坡涌浪的影响范围。

2.根据权利要求1所述的基于SPH远近场耦合计算的滑坡涌浪模拟方法，其特征在于：步骤(2.1)中的岩土体参数包括粘聚力、内摩擦角、弹性模量、泊松比和密度。

3.根据权利要求1所述的基于SPH远近场耦合计算的滑坡涌浪模拟方法，其特征在于：步骤(2.1)中计算的水体的压力p为：

式中，γ为常数，在水中取7；ρ₀为水的初始密度；ρ为设置水体的密度，k₀为水中声速的函数。

4.根据权利要求1所述的基于SPH远近场耦合计算的滑坡涌浪模拟方法，其特征在于：步骤(4.1)中的滑坡涌浪重点影响区包括大坝或居民点。

5.根据权利要求1所述的基于SPH远近场耦合计算的滑坡涌浪模拟方法，其特征在于：步骤(4.3)中，所述涌浪产生边界长度的计算方法为：滑体体积/剖面面积，涌浪产生边界的方向为剖面线垂直方向。