我國是世界上地質(zhì)災害最為嚴重的國家之一，其中鏈生型災害造成的損失超過(guò)50%?；露陆且活?lèi)典型鏈生災害，在我國西部高山峽谷地區的歷史強震中頻繁發(fā)生，如唐家山堰塞壩（2008汶川地震）、紅石巖堰塞壩（2014魯甸地震），嚴重影響水電、交通等重大工程安全，強震區滑坡堵江災害風(fēng)險防控技術(shù)研究需求迫切。然而，地震—滑坡—堵江災害涵蓋強震下巖土失穩導致滑坡啟動(dòng)、滑體沿斜坡運動(dòng)、滑體入江堆積成壩多個(gè)物理環(huán)節，致災因子眾多，鏈生過(guò)程復雜，發(fā)展高效、準確的災害鏈推演技術(shù)對于風(fēng)險防控至關(guān)重要。

　　針對這一問(wèn)題，中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖土工程抗震安全組研究人員通過(guò)深入分析地震—滑坡—堵江災害鏈的能量演化特征，建立了各個(gè)物理環(huán)節的動(dòng)量守恒方程，充分利用物質(zhì)點(diǎn)法（MPM）兼具拉格朗日和歐拉算法的優(yōu)勢，發(fā)展了巖土體與水體相互作用的兩相雙質(zhì)點(diǎn)MPM。該方法在一套背景網(wǎng)格下，分別采用一套固相質(zhì)點(diǎn)（如M-C模型）表征巖土體、一套液相質(zhì)點(diǎn)（如人工狀態(tài)方程）描述水體；固、液相質(zhì)點(diǎn)同時(shí)與背景網(wǎng)格的計算節點(diǎn)相互映射，映射過(guò)程中兩套質(zhì)點(diǎn)之間發(fā)生動(dòng)量交換，從而實(shí)現水力強耦合模擬。首先，通過(guò)模擬美國Lituya海灣滑坡巖土體與水體的相互作用過(guò)程，兩相雙質(zhì)點(diǎn)MPM的有效性得到了驗證；在此基礎上，推演了2011年湖北十堰市二荒村滑坡堵江災害鏈生全過(guò)程，通過(guò)分析速度場(chǎng)與動(dòng)能，揭示了高速滑動(dòng)、涌浪制動(dòng)、堆積成壩三個(gè)環(huán)節呈現的滑體運移模式、滑體—水體作用機制、堰塞壩堵江特征；最后，建立了強震區U型河谷滑坡涌浪概化模型，通過(guò)定義系統能量轉換比，從能量角度系統揭示了災害鏈生過(guò)程中滑坡與水體的動(dòng)力相互作用機制。研究成果為強震區滑坡堵江災害鏈推演與風(fēng)險評估提供了理論方法與技術(shù)支持。

　　研究成果得到了中國科學(xué)院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )（2021325）、面上項目（51779250）、中國科學(xué)院國際合作局國際伙伴計劃項目（131551KYSB20180042）的資助，相關(guān)研究發(fā)表在Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering、Engineering Analysis with Boundary Elements、工程科學(xué)與技術(shù)（原四川大學(xué)學(xué)報（工程科學(xué)版））等學(xué)術(shù)期刊。

　　論文鏈接：

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674775522000762

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0955799721002770

　　https://jsuese.scu.edu.cn/html/2022/3/202101133.html

圖1 強震區滑坡堵江災害鏈生過(guò)程的物理分析模型

圖2 兩相雙質(zhì)點(diǎn)MPM的求解流程示意圖

圖3 Lituya滑坡誘發(fā)涌浪過(guò)程數值與實(shí)驗結果對比

圖4 湖北二荒村滑坡堵江災害鏈全過(guò)程推演

圖5 災害鏈生過(guò)程的能量演化示意圖