翻译最终版

用剪切带的小规模的原位实验估算由暴雨

诱发的滑坡运动

1.W. Ehlers a,

2.O. Avci a,* and

3. B. Markert a

摘要

运用连续介质的力学方法计算调查自然斜坡的变形及混合过程变得越来越重要，因为现实中越来越多的斜坡破坏和运动是由于暴雨事件诱发的。边坡的数值模拟技术可以支持通过简单地改变初始边界条件，耦合各种工况，考虑初始值的问题。这个程序有利于加深解读各种各样复杂的斜坡的破坏过程。在这项研究中，边坡被当作是不饱和土壤，由土壤的骨架，如砂石；孔隙液体，如水；孔隙气体，如空气等这三相物质组成。将模型和有理论依据的渗透介质理论结合起来，有限元被运用到数值法中解决问题。在研究过程中，非粘性土被当做是土壤的基本物质。在干砂的均布荷载三轴试验中的重要力学参数控制着土的性状。然而参数控制液压的性状决定于在不变形的条件下对饱和土试样进行试验。此外，数值研究将不同荷载条件下斜坡破坏的性状相互比较，找出空隙水是怎样影响破坏性状的。计算显示在滑坡破坏过程中土体变形与空隙水压力有强烈的耦合性。最后，在伊布利特（Ebnit）境内，靠近多恩比恩（Dornbirn）的阿尔卑斯山东部对一个自然边坡，呼蒙斯（Heumoes）滑坡的变形和滑动进行了定性研究。

很不幸的是，这个滑坡任然在运动之中。

总结

在这项研究中，与热力学理论相一致的三相多孔介质模型用于描述部分饱和土，该模型由粘塑性固体骨架和两种孔隙流

体，水和空气被放入三相多孔介质的骨架中研究。这种机械材

料的参数是用迦巴细沙在干燥条件下进行三轴试验测出来的。

三轴试验揭示了这种砂的塑性硬化和软化是它的固有性状，这

需要一个精确测量体积变形的尺度。空隙流体水和空气的运动，像充填物使砂的空隙饱和，这是适合于各自的液压实验数据的。

这个数值的实现使这个模型在有限元计算模块中得以实现。为

验证、校准模型申请不同的边坡破坏场景的模拟技术.我们的

计算结果表明三相多孔模型介质模型是适合模拟多相材料的物

理性状,如部分饱和砂并准确预测由水力条件引发的边坡剪切

破坏.

更进一步,三相多孔介质模型及其有限元实现的功能在自然斜坡呼蒙斯滑坡（Heumoes）中进行了测试，特别是用一个

简化的材料组成的滑坡模型预测了滑坡两个典型的剖面。执行

液压边界条件控制一个时期的最大降水深度。模拟清晰地揭露

一个可能破坏的情况的由两个明显的剪切带控制。计算揭示自

然斜坡的水文和机械耦合现象帮助我们理解其失稳和破坏。

计算的可靠性主要取决于模型输入数据的质量,然而,这必须从实地测量获得。这是水文学家和地球物理学家所面临的一

个挑战,因为对真规模进行有价值的模拟需要地层结构、地应力

和地下水压力。计算机模拟的应用,阐明了复杂的液压系统的压

力和流量,可能引发山坡运动，并且数值算法对滑体运动轨迹提出了挑战。事实上,强耦合的数值处理,非弹性固液混合体、初始边界、真规模问题,三维域需要高计算能力和分布式解决方案策略利用并行,这远非现在能达到标准。