2023----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2023
发表期刊:International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics
文献导读:[研究目的] 本研究旨在通过材料点法(MPM)模拟土体滑坡的动态过程,特别是考虑孔隙水压力对滑坡行为的影响。[研究方法] 研究采用材料点法(MPM),结合基底摩擦算法,并纳入孔隙水压力的影响。通过大规模泥石流实验验证MPM在模拟土体滑坡动态过程中的有效性。[研究内容] 研究详细描述了MPM模型的构建,包括基底摩擦算法和孔隙水压力的计算方法。通过数值模拟和实际实验,分析了孔隙水压力对滑坡启动、传播和沉积过程的影响,验证了MPM在复杂地质条件下的适用性和准确性。
2023
发表期刊:Landslides
文献导读:[研究目的] 本研究旨在利用材料点法(MPM)模拟整个降雨诱发的非饱和土滑坡过程,特别是探讨隐式和显式公式在滑坡模拟中的应用。[研究方法] 研究采用了耦合水力-力学的材料点法(MPM),基于隐式和显式公式,进行降雨诱发滑坡的全程模拟,包括准静态和动态过程。通过数值模拟验证MPM的有效性,并与实验结果进行对比。[研究内容] 研究详细描述了耦合水力-力学模型的构建,分析了不同降雨条件下滑坡启动、传播和沉积的动力学行为,评估了模型在复杂地质环境下的适用性和准确性。
2023
发表期刊:Geotechnical Research
文献导读:[研究目的] 本研究旨在利用材料点法(MPM)分析2010年发生在加拿大圣朱德的敏感黏土滑坡,以评估其在大变形条件下的适用性。[研究方法] 研究采用MPM对滑坡过程进行模拟,通过比较滑坡后的最终剖面和位移量,验证MPM模拟的准确性。采用了基于MPM的数值模型,模拟了滑坡的启动、传播和沉积过程,并与实地观测数据进行对比。[研究内容] 研究详细描述了MPM模型的构建及其在滑坡分析中的应用,包括滑坡失效机制和滑移面的发展。通过数值模拟和实地数据的对比,验证了MPM在大变形条件下的有效性和可靠性。
2023
发表期刊:Soil Dynamics and Earthquake Engineering
文献导读:[研究目的] 本研究旨在利用随机材料点法(SMPM)分析地震诱发的边坡失稳概率,评估地震对边坡安全性的影响。[研究方法] 采用SMPM结合随机地震分析,模拟大变形边坡在地震作用下的动态行为。通过随机场方法离散材料属性,并将其作为输入参数,进行多次模拟以评估失稳概率。[研究内容] 研究详细描述了SMPM的数学模型和数值实现过程,分析了不同峰值地震加速度(PGA)条件下边坡滑移距离的随机性和失稳机制,验证了SMPM在复杂地质条件下的适用性和可靠性。
2023
发表期刊:Journal of Geophysical Research F: Earth Surface
文献导读:[研究目的] 本研究旨在开发一种深度平均材料点法(DAMPM),用于模拟浅表滑坡过程,特别是雪板雪崩的释放。[研究方法] 研究采用DAMPM,将经典的浅水假设与材料点法相结合,实现对浅表滑坡的大变形弹塑性建模。模型验证包括与经典雪崩实验Propagation Saw Test的数值模拟和解析计算进行对比。[研究内容] 详细描述了DAMPM的数学框架和数值实现,通过大规模模拟研究了横坡裂缝传播和薄弱层动态破坏与板块断裂之间的复杂相互作用,评估了不同地形条件下雪崩释放区的形状和大小。
2023
发表期刊:Engineering Geology
文献导读:[研究目的] 本研究旨在通过提出一种基于材料点法(MPM)的底层虚拟化算法,解决复杂地形条件下三维滑坡建模的计算需求。[研究方法] 研究采用了MPM,并结合了底层虚拟化算法,将复杂地形简化为规则网格背景,同时保持非零运动边界条件,从而实现摩擦的建模。通过数值模拟验证了该方法在模拟复杂三维滑坡中的有效性。[研究内容] 研究详细描述了虚拟化算法的数学框架和数值实现,分析了不同地形条件下滑坡的运动特性,并与实地数据进行对比,验证了模型的适用性和准确性。
2023
发表期刊:Computers and Geotechnics
文献导读:[研究目的] 本研究旨在开发一种基于GPU加速的三维材料点法(MPM),结合高效的地形接触算法,用于模拟大规模滑坡。[研究方法] 研究采用了三维MPM模型,并结合了一种新型的地形接触算法,将复杂地形通过数字高程模型(DEM)生成的固定三角表面网格进行建模。利用GPU加速技术提高计算效率。[研究内容] 详细描述了MPM模型的数学框架和数值实现,通过模拟验证了该方法在复杂地形条件下的滑坡过程,评估了滑坡物质与地形基底的相互作用。
2023
发表期刊:Engineering Geology
文献导读:[研究目的] 探讨由于降雨入渗或上游补给引起的孔隙水压力增加对异质层状斜坡失稳的影响。[研究方法] 使用材料点方法(MPM)的非饱和公式来模拟整个变形过程,研究不同饱和机制对失稳后行为的影响。[研究内容] 通过在参考斜坡中嵌入低渗透层,评估不同饱和机制对失稳后行为的影响。结果表明,上游补给引发深层失稳机制,而降雨入渗引起浅层半平面失稳。两种失稳机制在后期表现出高速度和滑移面加深的特点,最终位移量相当。
2023
发表期刊:Computers and Geotechnics
文献导读:[研究目的] 研究复合再激活滑坡在降雨和地下水渗流影响下的失效前和失效后的行为机制。[研究方法] 利用材料点法(MPM)模拟整个滑坡过程,包括从小变形到大变形阶段的复杂相互作用。[研究内容] 本文再现了复合再激活滑坡的全过程,重点分析前期降雨和现有地下水位对滑坡启动机制的响应以及滑坡失效后的运动行为。研究表明,不同的水饱和机制对滑坡的失效模式和滑移速度有显著影响,为滑坡风险评估提供了重要依据。
2023
发表期刊:Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering
文献导读:[研究目的] 研究使用周期性边界条件的材料点方法(MPM)对地震响应和边坡失稳的模拟效果。[研究方法] 提出了显式广义α时间方案和周期性边界条件,通过直观的粒子重定位算法保证材料点始终在计算网格内,并验证了MPM与有限元方法(FEM)的对比,分析了MPM捕捉解析传递函数的能力。[研究内容] 研究采用对称路堤,考察地震动亚里亚斯强度(Ia)、几何尺寸和本构模型的影响。结果表明,模型尺寸越大,顶部滑移和沉降越高;当使用Mohr-Coulomb模型时,顶部滑移随Ia增加而增加,但如果激活应变软化规律,结果则不受地震动影响。最终将MPM结果与Newmark滑动块体解法进行对比,强调了MPM在地震工程应用中捕捉全变形过程的能力,几何特征的重要性,以及选择适当本构模型的重要性。
2023
发表期刊:Bulletin of Engineering Geology and the Environment
文献导读:[研究目的] 分析滑坡堵河后的失效机制和动态行为,特别是针对中国湖北西部的案例。[研究方法] 使用两相双点材料点方法(MPM),模拟滑坡后河道堵塞的全过程,重点研究滑坡-河流相互作用和堤坝形成。[研究内容] 通过数值模拟,探讨了滑坡后河道堵塞的机制,分析了滑坡体的运动特征、堤坝的形成过程以及水流的变化。研究结果为评估和预测类似地质灾害提供了科学依据。
2023
发表期刊:Springer
文献导读:[研究目的] 介绍材料点方法(MPM)的基本理论、实际实现和核心及新兴应用。[研究方法] 本书采用理论分析和数值模拟相结合的方法,详细阐述了MPM的基本原理和实现步骤,同时讨论了其在工程实践中的应用实例。[研究内容] 内容涵盖了MPM的基本概念、算法设计、数值实现及其在岩土工程、大变形问题和多物理场耦合中的应用。通过多个实际案例,展示了MPM在处理大变形和复杂接触问题中的优势,并探讨了未来的发展方向和潜在应用领域。
2023
发表期刊:Computers and Geotechnics
文献导读:[研究目的] 研究非饱和土壤在水力-机械耦合作用下的行为,特别是滑坡等大变形问题。[研究方法] 使用两相双点材料点方法(MPM)模拟非饱和土壤的耦合行为,考虑土壤的水分保持能力和渗透函数与土壤变形的相互依赖关系。[研究内容] 验证了所提出的模型与传统有限元方法(FEM)的对比,模拟了非饱和土壤在降雨入渗、滑坡触发和后续变形过程中的表现,分析了不同土壤类型和初始条件对结果的影响。
2023
发表期刊:Journal of the Civil Engineering Forum
文献导读:[研究目的] 比较材料点方法(MPM)和有限元方法(FEM)在地质工程中处理失效后大变形问题的性能。[研究方法] 使用Mohr-Coulomb本构模型对假设坡进行模拟,分别应用FEM和MPM,研究这两种方法在处理大应变变形问题上的差异。通过对比分析两种方法在小应变和大应变情况下的表现,评估它们在后期失效行为建模中的适用性。[研究内容] 研究表明,FEM在处理小应变变形问题时与MPM具有一致性,但在大应变情况下,FEM由于网格扭曲问题无法得到收敛结果,而MPM则能够清晰地模拟失效后行为,计算出失效后的应变和应力分布,并展示最终的模型几何形态。本文通过模拟示例展示了MPM在大变形问题中的优势,为地质工程中的失效后分析提供了新的视角。
2023
发表期刊:Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering
文献导读:[研究目的] 探索在大变形条件下饱和颗粒材料的多尺度、多物理场耦合行为。[研究方法] 采用两相材料点方法(MPM)与离散元方法(DEM)耦合的方法,模拟饱和颗粒介质的水力-机械耦合响应,从小应变到大变形,在准静态或动态加载条件下进行。[研究内容] 本文通过多尺度方案,详细阐述了两相MPM与DEM的耦合原理和实现步骤,并展示了该方法在模拟复杂流固耦合行为中的应用实例,为解决大变形问题提供了新思路。
2023
发表期刊:Acta Geotechnica
文献导读:[研究目的] 评估降雨诱发滑坡滑距的超越概率(EPT),以支持降雨诱发滑坡的定量风险评估(QRA)。[研究方法] 本文提出了一种新的基于力学的方法,明确考虑了土壤性质和降雨的不确定性,采用两阶段的数值方法结合有限元法(FEM)和材料点法(MPM)进行大变形分析,以获得在特定降雨条件下滑坡的滑距。为了进一步提高计算效率,建立了基于机器学习的代理模型预测滑距的超越概率,并通过蒙特卡洛模拟进行EPT评估。[研究内容] 该方法应用于降雨作用下的砂质边坡,结果显示随着时间的延长,EPT增加,滑坡滑距受首次降雨诱发的边坡失效控制。该研究为降雨诱发滑坡的QRA提供了一个通用且高效的工具。
2023
发表期刊:Applied Ocean Research
文献导读:[研究目的] 探讨颗粒-液体混合物塌陷引起的水波生成机制,分析初始饱和度对波浪演化的影响。[研究方法] 采用双相材料点方法(MPM)模拟颗粒-液体混合物的塌陷过程,考虑液体作为可压缩黏性流体,颗粒作为固体进行模拟。[研究内容] 研究了不同初始饱和度条件下的塌陷行为和波浪生成过程,揭示了初始水深比例对波浪传播速度和形态的影响,为预测和控制相关海洋灾害提供了理论依据。
2023
发表期刊:Soils and Foundations
文献导读:[研究目的] 探讨由地震引发的边坡失效滑动土体对结构物的冲击力。[研究方法] 采用动态离心模型试验和材料点方法(MPM),模拟地震作用下边坡失效及滑动土体对结构物的冲击过程。[研究内容] 通过离心模型试验研究不同地震动强度和边坡角度对滑动土体冲击力的影响,并使用MPM模拟试验过程,验证数值模型的准确性。研究表明,滑动土体的冲击力随着地震动强度的增加而显著增加,为防灾减灾提供了科学依据。
2023
发表期刊:Advances in Applied Mechanics
文献导读:[研究目的] 回顾材料点方法(MPM)在过去25年的发展历程,涵盖其理论、实现和应用。[研究方法] 本文通过介绍MPM的基本理论,详细阐述了实现该方法所需的各种算法,包括用于模拟固体、流体及其相互作用的算法。研究采用了开源程序对这些算法进行编码,并应用于大变形固体力学问题,研究了不同MPM变体(如CPDI、GIMP、B-splines)的收敛性。此外,还讨论了MPM在流体、气体和热传导中的应用。[研究内容] 提供了MPM的改进和应用实例,识别了未来可能的改进方向,并对现有的MPM文献进行了全面回顾。
2023
发表期刊:University of California, Berkeley Electronic Theses and Dissertations
文献导读:[研究目的] 探讨在地质力学中使用等参单元进行大变形建模的材料点方法(MPM)的适用性。[研究方法] 本研究采用非结构化背景网格和等参单元来模拟MPM中的不规则边界,使用逆映射算法将材料点从全局坐标转换到局部自然坐标,并在局部坐标系统中应用狄利克雷速度和摩擦边界条件。通过补丁测试、模拟重力驱动的刚性块在倾斜平面上的滑动,以及在外边界施加压力的空心圆柱问题上的网格收敛性研究验证了该方法。[研究内容] 将提出的方法应用于砂生产问题,使用2D MPM和等参单元模拟两个不同的实验,并首次在MPM中使用新的本构模型Bonded Norsand描述砂岩材料行为。此外,研究了干砂在倾斜平面上的流动实验,探讨了该方法在处理高速度或动能大变形问题中的能力,并与其他方法如有限元法(FEM)和光滑粒子流体动力学(SPH)进行了比较。
2023
发表期刊:Soils and Rocks
文献导读:[研究目的] 研究使用材料点方法(MPM)分析滑坡失效模式和发展的可行性,尤其是针对地质工程中常见的大变形问题。[研究方法] 采用弹塑性模型和Mohr-Coulomb破坏准则,通过MPM进行数值模拟,评估边坡在不同剪切强度和变形参数下的行为。保持几何形状不变,并假设土体行为类似于流体,分析单一强度参数和单一变形参数对滑坡前后影响的变化。[研究内容] 研究通过对滑坡失效模式和发展过程的分析,验证了MPM在模拟整个滑坡过程中的有效性。研究表明,传统的极限平衡法和有限元方法无法准确再现滑坡从开始到结束的全过程,而MPM则能够克服这些局限,提供更精确的数值评估,有助于改进滑坡风险分析和预防措施。
2023
发表期刊:Soil Dynamics and Earthquake Engineering
文献导读:[研究目的] 开发基于材料点方法(MPM)的物理数值框架,以评估地震滑坡在波动、地形放大和水文地质条件影响下的行为。[研究方法] 通过多层水力机械耦合的MPM方法,模拟了不同地质条件下滑坡的触发和大变形过程,并结合光谱元素法(SEM)进行多尺度分析。[研究内容] 研究了剪切带形成、滑移和沉积的动态演化过程,验证了MPM在处理液化诱发的大变形滑坡中的优势。
2023
发表期刊:Frontiers in Earth Science
文献导读:[研究目的]研究土-岩混合体滑坡的动态演化过程。[研究方法]采用广义插值材料点法(GIMP),通过显式时间积分方案和Jaumann应力率张量进行模拟,使用基于D-P屈服准则的弹塑性材料模型描述土体的本构特性,并采用小时间步和稳定的动量映射方案以增强模拟稳定性。[研究内容]建立了四种不同类型的坡体模型(纯土坡、含任意形状石块的土-岩混合体坡、含圆形石块的土-岩混合体坡、含椭圆形石块的土-岩混合体坡),研究在相同石块含量下,不同石块形状和尺寸对滑坡影响的动态演化特征。通过对比分析纯土坡和土-岩混合体坡的动态演化特征,探讨石块形状和大小对滑坡过程的影响。
2023
发表期刊:International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences
文献导读:[研究目的]研究灾难性滑坡的运动特征,以提高对其机制的理解和预测能力。[研究方法]采用材料点法(MPM)和基因表达编程(GEP)进行模拟,通过MPM进行大变形问题的数值计算,利用GEP构建滑坡运动特征的预测模型。[研究内容]首先,建立滑坡模型,通过MPM模拟滑坡的发生和运动过程。然后,使用GEP分析模拟数据,生成描述滑坡运动特征的数学表达式。通过两种方法的结合,实现了对滑坡运动过程的详细模拟和有效预测,提供了对滑坡动力学行为的新认识。
2023
发表期刊:Acta Geotechnica
文献导读:[研究目的]开发一种GPU加速的隐式材料点方法(IMPM),以高效解决大规模岩土工程问题。[研究方法]采用Cholesky分解直接求解法和预条件共轭梯度(PCG)迭代法来隐式求解控制方程,并利用GPU并行计算加速求解过程。[研究内容]本文首先建立IMPM的数值模型,并通过GPU加速技术提升计算效率。随后,将该方法应用于多个大规模岩土工程案例,包括边坡稳定性分析和滑坡模拟,验证其在处理复杂地质问题时的有效性和可靠性。
2023
发表期刊:COMPUTERS AND GEOTECHNICS
文献导读:[研究目的]本文提出了一种新颖的材料点方法(MPM),名为自适应插值材料点方法(AIMPM),旨在模拟大型变形问题,特别是针对岩土工程材料。[研究方法]AIMPM结合了Convected Particle Domain Interpolation(CPDI)中提出域插值与原始MPM中的粒子插值,以解决岩土材料在大变形下的问题。该方法的创新之处在于两个方面:一是扩展了三维域插值公式,二是将粒子插值与域插值耦合,以准确反映岩土材料在大变形下的应力-应变行为。[研究内容]文章首先介绍了数值方法在科学和工程研究中的广泛应用,并讨论了MPM的工作原理及其在历史依赖性材料中的应用。随后,详细阐述了AIMPM的算法框架,包括自适应插值技术、自适应转换标准和数值实现。最后,通过轴向振动、广义涡旋、矩形碰撞和柱体倒塌等案例验证了AIMPM的性能。研究表明,AIMPM显著减少了与MPM相比的单元穿越误差,并且更准确地捕捉了岩土材料流动的确切位置。
2023
发表期刊:Progress in Landslide Research and Technology
文献导读:[研究目的]研究滑坡与结构物相互作用过程中孔隙水压力的变化及其对结构物的影响。[研究方法]采用材料点法(MPM),将滑坡土体模拟为两相弹塑性材料,结构材料为单相弹塑性材料,模拟不同滑坡场景下的滑坡-结构相互作用。[研究内容]研究内容包括滑坡体在撞击结构物时孔隙水压力的时空演变,通过模拟“死区”形成和滑坡上升机制,分析结构物在动态冲击过程中的变形和破坏情况,强调了水力-机械耦合方法在滑坡-结构相互作用分析中的必要性。
2022----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2022
发表期刊:Physics of Fluids
文献导读:[研究目的]本研究旨在开发一种基于双层双相材料点法(MPM)的计算模型,以模拟由颗粒滑坡产生的海啸波,探讨土-水相互作用、大变形土体以及砂的流化和沉积过程。[研究方法]研究采用双层双相材料点法(MPM),对滑坡和海啸波生成过程进行数值模拟,分析颗粒材料在滑坡过程中的运动行为及其与水体的相互作用。[研究内容]研究首先介绍了双层双相材料点法的基本原理及其在模拟颗粒滑坡和海啸波中的应用,然后通过数值模拟验证模型的准确性,最后分析了不同条件下滑坡和海啸波的生成机制及其对工程设计和防灾减灾的启示。
2022
发表期刊:Computers and Geotechnics
文献导读:[研究目的]本文旨在通过材料点法(MPM)研究两次滑坡的失效过程和运动行为,提供详细的案例研究以改进滑坡后阶段的数值模拟技术。[研究方法]研究结合现场调查、实地测试、地震信号分析以及先进的MPM数值模拟,对两次滑坡的后期行为进行了全面分析。研究利用MPM技术模拟滑坡的失效过程,重点分析土壤和岩石在大变形条件下的运动特性。[研究内容]研究首先详细介绍了两个滑坡案例的背景和发生情况,然后通过MPM模拟技术对滑坡后的运动行为进行分析,验证了MPM在大变形模拟中的适用性和准确性。最后,讨论了不同地质条件和触发因素对滑坡行为的影响及其对工程设计和防灾减灾的启示。
2022
发表期刊:Engineering Geology
文献导读:[研究目的]本文旨在利用材料点法(MPM)分析刚性黏土中因开挖引发的滑坡过程,重点在于理解和模拟大变形和应变软化现象。[研究方法]研究通过MPM模拟整个滑坡变形过程,并提出了一种有效的程序以减少网格对结果的影响。使用实地测量和实验室测试数据验证模型的准确性。[研究内容]研究首先介绍了滑坡案例的背景信息和地质条件,随后详细描述了MPM在模拟滑坡过程中应用的技术方法,最后通过数值模拟展示了滑坡变形的详细过程,重点分析了应变软化对滑坡稳定性的影响及其在工程实际中的应用。
2022
发表期刊:International Journal of Geomechanics
文献导读:[研究目的]本文旨在提出一个概率框架,通过考虑土壤属性的异质性来评估滑坡影响区,改进滑坡灾害区划预测。[研究方法]研究采用材料点法(MPM)模拟滑坡失效期间的大变形,并使用随机场理论对未排水条件下的土壤剪切强度参数的空间变化进行建模。通过Cholesky矩阵分解法离散随机场,结合滑坡灾害区划的实际应用,定量评估邻近坡体的设施或结构受灾水平。[研究内容]研究首先介绍了MPM和随机场理论的基础知识,然后通过数值模拟展示了一个异质粘土坡的滑坡影响区预测,分析不同超越概率阈值下影响区和流动距离的变化情况,最后讨论了滑坡灾害区划的实用性和模型的适用性。
2022
发表期刊:Geomechanics for Energy and the Environment
文献导读:[研究目的]本文旨在综述利用材料点法(MPM)模拟非饱和土壤的最新进展,探讨其在地质工程应用中的潜力。[研究方法]研究采用材料点法(MPM)模拟非饱和土壤的多相相互作用和大变形行为,重点讨论了现有的MPM模型及其在处理非饱和土壤中的应用,结合实例分析评估了这些方法的有效性。[研究内容]文献首先介绍了非饱和土壤的基本特性和材料点法的原理,然后详细讨论了几种主要的MPM模型及其应用,包括单点和多点MPM模型,最后通过实例分析展示了这些模型在模拟滑坡、土体侵蚀等非饱和土壤问题中的应用效果,并提出了未来研究的方向和挑战。
2022
发表期刊:Computers and Geotechnics
文献导读:[研究目的]本文旨在利用材料点法(MPM)研究土-岩混合体斜坡的失效机制,探索其大变形行为和失稳过程。[研究方法]研究通过数字图像处理技术获取自然岩块的轮廓,并将其重建为土-岩混合体斜坡模型。结合MPM对斜坡进行数值模拟,分析岩块形状、尺寸及分布对斜坡稳定性的影响。[研究内容]研究首先介绍了土-岩混合体的地质特性及其复杂性,然后详细描述了MPM模型的构建和模拟步骤,最后通过实例分析展示了不同岩块特征对斜坡失效模式和稳定性的影响,提供了改进斜坡稳定性评估的新见解。
2022
发表期刊:Engineering Geology
文献导读:[研究目的]本文旨在开发一个多尺度三维谱元法-材料点法(SEM-MPM)框架,用于模拟地震诱发滑坡的大变形行为,具体应用于分析红石岩滑坡。[研究方法]研究结合区域尺度的谱元法(SEM)和局部尺度的材料点法(MPM),模拟从地震源到复杂地形局部场地的弹性波传播,以及滑坡的局部大变形过程。通过数值模拟和实例分析,评估了该方法在滑坡过程中的适用性。[研究内容]文献详细介绍了多尺度SEM-MPM框架的构建过程,并应用于2014年鲁甸地震引发的红石岩滑坡,展示了地震波传播与滑坡动力学的结合效果。
2022
发表期刊:Engineering with Computers
文献导读:[研究目的]本文旨在开发一种全隐式、稳定的三场材料点法(MPM)用于模拟动态耦合问题,以提高处理大变形和多相介质问题的数值稳定性和精度。[研究方法]研究提出了一种新的三场形式的控制方程,使用固体位移、孔隙压力和流体位移作为主要变量。该方法结合了B-bar方法以解决不可压缩问题,并通过数值实验验证了其稳定性和精度。[研究内容]文献详细介绍了该方法的数学公式和实现步骤,并通过多个数值实验展示了其在模拟土壤-水相互作用、大变形土体以及动态加载过程中的应用效果,验证了方法的有效性和鲁棒性。
2022
发表期刊:Natural Hazards
文献导读:[研究目的]本文旨在通过材料点法(MPM)研究地质灾害中流体-结构相互作用问题,旨在提高对此类复杂现象的模拟精度和可靠性。[研究方法]研究采用单一方法对MPM进行建模,使用弹性模型、Drucker-Prager弹塑性模型、牛顿流体和宾汉流体模型,并将这些模型与MPM耦合进行数值模拟。通过三个基准问题验证方法的有效性,包括水柱断裂冲击弹性障碍物、干砂冲击刚性结构、以及粘性泥石流在有无斜对称挡板下的流动。[研究内容]研究首先介绍了MPM的基本概念,然后详细描述了构成地质灾害-结构相互作用问题的本构模型及其在MPM中的实现,最后通过数值实验和实验室测试结果的比较验证了MPM在解决流体-结构相互作用问题中的可靠性。
2022
发表期刊:Scipedia
文献导读:[研究目的]本文旨在开发一个扩展的材料点法(MPM)框架,用于模拟地震触发和随后斜坡崩塌的全过程,以克服现有MPM在进行斜坡地震响应分析时缺乏适当边界条件的问题。[研究方法]研究引入了顺应性基底边界和自由场柱的概念,将其应用于MPM框架中,使其能够直接应用输入地震动并考虑外向波的吸收。通过数值模拟分析验证了该方法在地震触发滑坡和大变形过程中的有效性和稳定性。[研究内容]文献详细介绍了MPM框架的扩展方法,包括其数学公式和实现步骤,并通过多个基准测试和实例验证了方法的有效性,展示了其在斜坡地震响应分析中的应用前景。
2022
发表期刊:Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering
文献导读:[研究目的]本文旨在开发一种扩展的材料点法(XMPM)以模拟剪切带的演化和失效后的行为,尤其是处理极大变形问题。研究聚焦于通过改进的XMPM模型预测剪切带的形成和传播,并模拟失效后不同材料界面间的摩擦自接触。[研究方法]研究引入了基于分岔理论的定位搜索算法,用于预测剪切带的起始和扩展,并通过水平集方法和点云方法实现了不连续面的混合隐式-显式描述。使用了一系列数值实验验证了该方法在处理二维和三维工程问题中的准确性和能力。[研究内容]文献详细介绍了XMPM模型的数学公式和实现步骤,通过多个实例展示了该方法在模拟不同工程问题中的剪切带演化能力,并进行了网格细化敏感性分析。通过大变形非均质斜坡失效的模拟,展示了该方法在实际工程问题中的最佳性能。
2022
发表期刊:Landslides
文献导读:[研究目的]本文旨在开发一种基于局部抗剪强度法的有限元法-材料点法(FEM-MPM)混合耦合框架,用于模拟降雨/径流引发的滑坡滑动过程。[研究方法]研究提出了一种局部抗剪强度方法,以评估降雨/径流引起的非饱和土体抗剪强度的减弱。随后,研究构建了一个混合耦合水-力学框架,将从双向耦合的径流和渗流分析中获得的基质吸力转换为MPM中的局部抗剪强度。[研究内容]研究详细介绍了所提出的局部抗剪强度方法和混合耦合框架,并通过假设的均质边坡模型验证了其有效性,分析了不同降雨条件下的滑坡滑动行为,提供了模拟实际滑坡过程的新工具。
2022
发表期刊:Computers and Geotechnics
文献导读:[研究目的]本文旨在开发一种结合材料点法(MPM)和有限元法(FEM)的混合模型,用于模拟三维土-结构相互作用,特别是大变形问题。[研究方法]研究提出了一种混合接触方法,结合点-点和点-段方法的优点,通过有限元节点隐式离散接触面,并使用FEM处理小变形的结构部分,而MPM处理大变形的土体部分。[研究内容]文献详细介绍了混合模型的数学公式和数值实现,并通过多个数值实验验证了其在模拟土-结构相互作用中的有效性,展示了在实际工程问题中的应用潜力。
2022
发表期刊:Computers and Geotechnics
文献导读:[研究目的] 本研究旨在开发一个简单且稳健的材料点法(MPM)框架,用于模拟复杂地形上的颗粒流动现象,以应对地质灾害的挑战。[研究方法] 采用MPM,该方法结合了有限差分法和有限元法的优点,能够处理大变形问题。具体方法包括通过构建一系列固定的刚性材料点来表示复杂地形,并使用混合惩罚和网格接触方法来改进接触算法。[研究内容] 主要内容包括对地形表示方法、接触算法改进以及框架在模拟实际三维大规模颗粒流动中的应用进行了详细描述,并通过实际案例验证了模型的有效性和鲁棒性。
2022
发表期刊:Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering
文献导读:[研究目的] 本研究旨在提出一种耦合离散元材料点方法(DEM-MPM),用于模拟大变形条件下的流体-固体-颗粒相互作用。[研究方法] 采用耦合离散元方法(DEM)与材料点方法(MPM),结合DEM处理颗粒相互作用的能力和MPM处理大变形和流体运动的优势,通过数值模拟和实验验证探讨该方法在复杂系统中的有效性。[研究内容] 详细描述了该耦合方法的数学模型和数值实现,分析了流体对颗粒运动的影响以及颗粒在流体中的分布和沉降行为,并通过一系列数值实验验证了该方法在大变形流体-颗粒系统中的准确性和鲁棒性。
2022
发表期刊:Bulletin of Engineering Geology and the Environment
文献导读:[研究目的] 本研究旨在开发一种基于材料点法的二维黏聚-摩擦坡稳定性分析图表,考虑深度系数效应。[研究方法] 研究采用了材料点法(MPM),结合强度折减法(SRM),用于分析黏聚-摩擦材料的坡稳定性。通过数值模拟对不同深度系数下的坡体进行稳定性分析,并生成相应的稳定性分析图表。[研究内容] 详细描述了材料点法与强度折减法的结合应用,构建了考虑深度系数效应的二维坡稳定性分析模型。研究结果生成了一系列稳定性分析图表,能够快速评估不同深度系数下坡体的安全系数。
2022
发表期刊:Computers and Geotechnics
文献导读:[研究目的] 本研究旨在开发一种多物理场耦合的材料点法,用于模拟岩坡的冻胀现象,以提高对寒冷地区岩土工程问题的理解和解决能力。[研究方法] 采用材料点法(MPM),结合热-水-力学耦合模型,模拟岩石冻胀过程中的热传导、冰水相变和力学响应。通过数值模拟分析不同条件下的岩坡冻胀行为,并与有限元法结果进行对比验证其有效性。[研究内容] 研究详细描述了多物理场耦合模型的构建过程,包括热传导方程、相变模型和力学响应模型的耦合方法,并通过一系列数值实验分析了冻结区的分布和冻胀力的形成机制。
2022
发表期刊:Computers and Geotechnics
文献导读:[研究目的] 本研究旨在通过多尺度建模方法深入了解大变形坡体失稳及其后期行为,以应对复杂地质环境下的工程挑战。[研究方法] 研究采用了耦合材料点法(MPM)与离散元法(DEM)的层次多尺度模型,用于分析坡体失稳过程。为了提高数值稳定性,标准MPM版本进行了改进,结合了仿射粒子单元法(APIC)。通过数值模拟和实验验证,评估了模型在大变形条件下的表现。[研究内容] 详细描述了多尺度建模方法的数学框架及数值实现过程,包括大变形坡体失稳的模拟,后期破坏行为的预测。通过对不同工况下的数值实验,验证了该方法在复杂地质条件下的适用性和准确性,并提供了工程实际中的应用案例。
2021----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2021
发表期刊:Landslides
文献导读:[研究目的] 使用广义插值物质点法(GIMP)分析2016年发生在重庆新路村滑坡的流动过程,以提高对滑坡动力学行为的理解和预防能力。[研究方法] 采用GIMP对滑坡流动过程进行数值模拟,结合野外调查、遥感、钻探和实验室测试数据,构建三维滑坡模型,并通过极限平衡法计算坡度的安全系数。[研究内容] 研究模拟了滑坡在不同条件下的流动过程,分析了滑坡体的速度、运行距离和堆积深度等动态信息,重点探讨了滑坡参数对滑坡波动特性的影响。结果表明,GIMP能有效模拟大变形滑坡的流动过程,为滑坡灾害的预测和防治提供了科学依据。
2021
发表期刊:Soil Dynamics and Earthquake Engineering
文献导读:[研究目的] 研究利用物质点法(MPM)对地震引发的滑坡和液化导致的坝体失效进行大变形建模,以改进对地震灾害的量化评估能力。[研究方法] 采用改进的MPM模拟坡稳定性和地震载荷下的液化引发的坝体失效,结合弹性或弹塑性模型,分析地形放大效应和不同的坡失效模式,考虑坡几何、土壤性质和激励频率等因素的影响。[研究内容] 对比不同地形和土壤条件下的模拟结果,分析了滑坡和坝体失效的动态行为,提供了滑坡过程中的速度、位移和应力分布等详细信息,验证了MPM在处理大变形问题中的优越性,并为地震灾害的风险评估提供了重要数据支持。
2021
发表期刊:Frontiers in Earth Science
文献导读:[研究目的] 研究使用物质点法(MPM)从滑坡发生前阶段到发生后阶段的动态行为,改进对降雨引发滑坡的风险评估和管理。[研究方法] 提出一种伪三相单点MPM公式,结合降雨边界条件算法,通过实验室尺度降雨引发的边坡失效模型进行数值模拟,并验证van Genuchten模型。[研究内容] 研究详细描述了滑坡从发生前到发生后的变形特性,分析了不同降雨强度下孔隙水压力上升的规律及其对边坡失稳的影响。该模型提供了降雨强度对土壤动力学行为影响的深入理解,为地质环境风险评估提供了指导。
2021
发表期刊:Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Geotechnical Engineering
文献导读:[研究目的] 验证物质点法(MPM)在研究地震触发的滑坡中的有效性,并与基于网格的方法和简化的Newmark型方法进行比较,以模拟滑坡失效后的流动行为。[研究方法] 使用MPM框架,通过节点运动学约束和接触算法,模拟地震触发的滑坡从激发到沉积的全过程,研究不同地震强度和地形条件下的滑坡运动轨迹和影响范围。[研究内容] 数值模拟显示了滑坡体的速度、位移和应力分布,分析了地震强度、土壤性质和地形对滑坡流动行为的影响,为地震灾害的风险评估和应急响应提供了科学依据。
2021
发表期刊:Engineering Geology
文献导读:[研究目的] 探讨使用隐式物质点法(MPM)模拟滑坡和土-结构相互作用问题,以克服传统有限元法(FEM)在大变形和接触模拟中的局限性。[研究方法] 采用隐式MPM进行数值模拟,测试该方法在不同地基条件下对挡土结构的行为以及由施工程序引发的滑坡进行分析。通过新的隐式接触模拟技术,研究深层和浅层复杂破坏机制,包括被动和主动土壤破坏的组合。[研究内容]文章首先介绍了滑坡和土-结构相互作用的背景,接着描述了隐式物质点法的基本原理及其在模拟大变形和接触问题中的应用。通过数值模拟,研究了滑坡触发和后期行为,揭示了复杂的深浅层破坏机制,并评估了边坡失效的后果。
2021
发表期刊:Bulletin of Engineering Geology and the Environment
文献导读:[研究目的] 研究开发和验证一种基于GPU的物质点法(MPM)代码,以提高边坡稳定性分析的效率和精度,特别是在滑坡风险评估中的应用。[研究方法] 开发了一种高性能计算的GPU代码,命名为CoSim-MPM,并引入强度折减法(SRM)进行边坡失稳风险的定量分析。通过模拟两种典型边坡(均质边坡和具有弱夹层的边坡)的失稳过程,验证了该方法的有效性,并将其结果与极限平衡法(LEM)进行了比较。[研究内容] 研究发现,MPM与LEM在滑动面和安全系数(Fos)方面有良好的对应关系。MPM-SRM的结果在滑坡失效的力学和变形特性上优于LEM。作为实际应用,分析了中国小浪底大坝下游东庙家边坡的稳定性和失效机制。研究表明,基于GPU的MPM在边坡稳定性分析中具有显著的高效性和可扩展性,适用于大规模地质工程模拟研究。
2021
发表期刊:Soils and Rocks
文献导读:[研究目的] 评估滑坡在失效模式形成和发展阶段的运动行为,使用物质点法(MPM)通过分析坡度的土壤剪切强度和变形参数来进行研究。[研究方法]使用弹塑性模型和Mohr-Coulomb失效准则,通过保持几何形状并假设土体像流体一样行为,分析单一强度参数和单一变形参数在滑坡失效前后阶段的影响。[研究内容]文章首先介绍了滑坡作为自然灾害的背景及其对人口密集和不规则定居的山区的危害,接着详细描述了物质点法的基本原理及其在滑坡模拟中的应用。研究通过保持边坡几何形状并假设土体如流体般行为,分析了单一强度参数和单一变形参数在滑坡破坏前后对滑坡行为的影响,揭示了复杂的滑坡破坏机制。
2021
发表期刊:Canadian Geotechnical Journal
文献导读:[研究目的] 研究流态滑坡撞击结构的冲击机制,通过物质点法(MPM)模拟复杂的固-液相互作用。[研究方法] 使用MPM进行数值模拟,验证了两个实验室测试:一种在不同几何和测试条件下干燥颗粒流撞击刚性墙壁的小尺度槽实验,另一种是在离心机设备中具有复杂传播模式的饱和流体。通过与实验观测结果对比,验证数值模型的准确性,并进一步探索不同条件下流体撞击刚性结构的响应。[研究内容] 研究了土-液相互作用对撞击机制、流体运动学以及撞击压力时空分布的影响,为滑坡灾害防治提供了理论依据。
2021
发表期刊:Engineering Analysis with Boundary Elements
文献导读:[研究目的] 研究并改进双相双点物质点法(TPDP-MPM)以模拟滑坡引发的激波过程,旨在通过大变形土壤和重力驱动水流的精确模拟,全面再现滑坡引发的激波现象。[研究方法] 采用TPDP-MPM,开发了一种新的算法来处理边界条件,不需要设置边界粒子。通过对著名的Lituya湾滑坡激波过程进行数值模拟,包括滑坡体的冲击阶段和波的传播和爬升阶段,验证了该方法的有效性。[研究内容] 该研究展示了TPDP-MPM在处理土-液相互作用中的优势,特别是在影响机制、流动运动学和撞击压力时空分布方面的应用。数值模拟结果与实验观测结果相符,表明该方法在滑坡灾害防治和风险评估中具有重要应用前景。
2021
发表期刊:Advances in Applied Mechanics
文献导读:[研究目的] 总结物质点法(MPM)的发展历程,探讨其当前的研究现状及未来面临的挑战。[研究方法] 通过回顾文献,分析MPM在连续介质力学问题中的应用,特别是在大变形和多相相互作用问题中的表现。文章还探讨了MPM与其他数值方法的比较,并提出了改进方向。[研究内容] 详细介绍了MPM的基本原理和技术演变,讨论了应力振荡问题和网格交叉误差的解决方案,分析了高阶B样条和其他改进方法对MPM精度和稳定性的提升。
2021
发表期刊:Engineering Geology
文献导读:[研究目的] 研究并重现2017年发生在四川省茂县新磨村的特大岩滑-碎屑流过程,以深入了解滑坡的动力学行为和灾害机制。[研究方法] 采用三维物质点法(MPM)进行数值模拟,通过考虑岩体破碎和卷入效应来再现滑坡的运动轨迹和动力学特征。模型参数基于现场调查数据进行校准,以确保模拟的准确性。[研究内容] 模拟了滑坡的启动、传播和沉积过程,分析了滑坡体的速度、位移和应力分布,研究了滑坡碎屑流对环境的影响和破坏机制。
2021
发表期刊:Engineering Geology
文献导读:[研究目的] 研究并分析地震引发的滑坡过程中的大变形行为,以增强对滑坡灾害的理解和预测能力。[研究方法] 使用物质点法(MPM)进行数值模拟,构建三维滑坡模型,通过对滑坡的起始、传播和沉积阶段的模拟,深入分析滑坡的动力学特征。模型参数依据实地数据和实验结果进行校准,以确保模拟结果的准确性和可靠性。[研究内容] 模拟了滑坡体在地震作用下的位移、速度和应力分布,研究了不同地质条件和地震强度对滑坡运动轨迹和破坏机制的影响,为滑坡风险评估和防治措施的制定提供了科学依据。
2021
发表期刊:Computers and Geotechnics
文献导读:[研究目的] 提出一种新的概率方法,用于模拟降雨引发的滑坡全过程,以更全面地评估滑坡概率和后果。[研究方法] 采用包含随机有限元法(RFEM)和物质点法(MPM)的两阶段方法,结合水-力耦合,模拟滑坡从降雨触发到失效后的大变形过程。通过考虑土壤性质的空间变异性来量化滑坡的概率和后果。[研究内容]文章首先介绍了降雨引发滑坡的背景及其危害,然后详细描述了两阶段方法的基本原理及其应用。通过数值模拟,研究了滑坡的触发、失稳和后期大变形的全过程,揭示了滑坡过程中剪切强度和孔隙水压力的演变规律。结果表明,该方法能够有效地模拟滑坡的概率分布和滑动路径,为滑坡风险的定量评估提供了新的视角。
2021
发表期刊:Journal of Zhejiang University-SCIENCE A
文献导读:[研究目的] 研究土壤粘聚力和摩擦角之间的空间变异性和互相关性对边坡失稳及其后续变形行为的影响。[研究方法] 采用随机物质点法(RMPM)结合蒙特卡洛模拟,通过网格大小、强度折减形状因子和残余强度参数的变化,评估边坡失稳概率和失稳后特征。通过数值模拟分析了不同参数对边坡滑动距离、影响范围和滑移体积的影响。[研究内容]文章首先介绍了土体性质的空间变异性背景及其对边坡稳定性的影响,然后详细描述了RMPM的基本原理及其在模拟边坡失稳中的应用。研究通过数值模拟,分析了网格大小、强度折减形状因子和残余强度对边坡失稳后特征的影响,并通过蒙特卡罗模拟,明确了粘聚力与摩擦角的互相关性对边坡失稳概率及其滑移路径、影响距离和滑动体积的影响。结果表明,RMPM在处理大变形问题方面具有显著优势。
2021
发表期刊:Landslides
文献导读:[研究目的] 研究滑坡对建筑物的动态影响机制,探索如何通过物质点法(MPM)模拟滑坡与建筑物的相互作用。[研究方法] 使用MPM进行数值模拟,分析快速流动滑坡对建筑物的撞击力和结构响应。模型结合滑坡体的力学特性和建筑结构的物理参数,通过设置不同的滑坡速度和方向,评估建筑物在滑坡冲击下的变形和破坏模式。[研究内容]文章首先介绍了滑坡的背景及其危害,接着描述了MPM的基本原理及其在模拟滑坡和建筑物相互作用中的应用。通过数值模拟,研究了滑坡的滑移路径、速度场和位移场,揭示了滑坡对不同楼层非结构构件的破坏和影响。研究还评估了关键参数如冲击速度、体积和土壤属性(如单位重和内摩擦角)对结果的影响。
2021
发表期刊:Springer International Publishing
文献导读:[研究目的] 研究多相物质点法(MPM)中的降雨边界条件,以改进对降雨引发滑坡过程的模拟。[研究方法] 通过引入新算法,估算边界层节点处液相的真实速度,并实现水-力耦合模型。通过模拟一维入渗问题并与商业软件PLAXIS的结果进行比较,验证该方法的有效性。[研究内容]文章首先介绍了滑坡背景及其危害,接着描述了MPM的基本原理及其在模拟降雨引发滑坡中的应用。通过数值模拟实验,探讨了降雨条件对孔隙水压力和边坡失稳位置的影响,揭示了不同降雨强度下的滑坡模式和动态土体行为。该研究为地质环境风险评估提供了新见解。
2021
发表期刊:Australian Geomechanics
文献导读:[研究目的] 研究滑坡触发和运动机制,探索不同速度滑坡的动力学行为和风险评估。[研究方法] 通过热压效应分析孔隙水在滑动表面上的作用,并应用物质点法(MPM)对三相颗粒介质进行计算,模拟从静态失效到动态运动的过渡过程。还结合了雨水诱发的滑坡和部分饱和土壤的混合剪切模式。[研究内容] 文章讨论了不同几何形状的滑坡的快速运动和慢速蠕变行为,以及预测滑坡运动性的改进方法。
2021
发表期刊:Acta Geotechnica
文献导读:[研究目的] 提出一种双层物质点法(MPM),以更好地模拟非饱和土壤中的土壤-水相互作用以及降雨引发的边坡失效。[研究方法] 该方法采用两层物质点来表示固体和液体相之间的耦合作用。通过数值模拟,验证了该方法在自由水入渗、动态土壤-水相互作用等方面的独特性能,并与商业软件PLAXIS的结果进行对比以验证其有效性。[研究内容]文章首先介绍了降雨引发滑坡的背景及其灾害情况,然后详细描述了双层MPM的基本原理及其在滑坡模拟中的应用。通过数值模拟,研究了滑坡物质的滑移路径、速度场和位移场,揭示了滑坡的滑移模式和最终堆积形态,为进一步改进滑坡预测和防治提供了新的方法。
2021
发表期刊:Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Geotechnical Engineering
文献导读:[研究目的]本文旨在通过材料点法(MPM)模拟不饱和状态下水利结构的变形行为,旨在改进对大变形和多相流动问题的理解和预测。[研究方法]研究采用不饱和材料点法(MPM),结合水-土耦合模型,考虑了土壤水分保持曲线和渗透性的变化,通过数值模拟分析了水利结构在不同条件下的变形特性。[研究内容]研究中首先介绍了MPM的基本原理和模型构建过程,然后通过对典型水利结构进行模拟,验证了模型的有效性,最后探讨了不同条件下结构变形的机制及其对水利工程设计和安全评估的影响。
2021
发表期刊:International Journal of Geomechanics
文献导读:[研究目的]本文旨在通过随机广义插值材料点法(GIMP)模拟坡体失稳后的行为,解决传统数值方法在处理大变形和土体空间变异性方面的局限性。[研究方法]研究采用GIMP方法,通过蒙特卡罗模拟和随机场理论,模拟坡体在失稳后的大变形行为,重点分析土体空间变异性对坡体稳定性的影响。[研究内容]研究中首先介绍了GIMP方法的基本原理和模型构建过程,然后通过数值模拟分析了不同条件下坡体的失稳行为,验证了模型的准确性,最后探讨了空间变异性对坡体稳定性评估的影响及其在工程实践中的应用。
2021
发表期刊:Computers and Geotechnics
文献导读:[研究目的]本文旨在利用剪切变形区模型结合材料点法(MPM)研究大变形岩土力学问题,探索非平衡统计热力学框架在大变形分析中的应用。[研究方法]研究通过实现剪切变形区(STZ)理论在MPM中的应用,进行平面应变双轴剪切试验,分析不同加载速率下的材料响应,并验证模型的准确性。[研究内容]研究首先介绍了STZ理论的基本原理及其在MPM中的实现过程,接着通过数值模拟对不同加载速率下的材料行为进行分析,探讨了剪切变形区在大变形岩土力学问题中的作用及其对工程实际的影响。
2020----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2020
发表期刊:Engineering Geology
文献导读:[研究目的]本文旨在利用材料点法(MPM)对2010年发生的Maierato滑坡进行失效后分析,以提供对滑坡运动过程的解释。[研究方法]研究采用平面应变条件下的MPM模拟,参照先前研究中的同一坡面剖面。模拟过程中考虑了不同情景,并将模拟后的滑移物质配置与事件后的实际检测结果进行比较。[研究内容]文章首先介绍了Maierato滑坡的背景和研究区域,然后详细描述了数值模型的构建及模拟参数,最后通过不同场景下的模拟结果探讨了滑坡的滑移模式和关键影响因素。研究结果显示,当考虑滑坡过程中土体剪切强度的显著降低时,数值结果与观测结果相符。高过剩孔隙水压力被认为是滑坡过程中强度降低的主要原因。
2020
发表期刊:Water
文献导读:[研究目的]本文旨在利用材料点法(MPM)模拟因地下水位上升引发的滑坡滑出过程,旨在准确预测滑坡的运动特性和滑移距离。[研究方法]研究采用MPM,通过比较数值模拟与实际观测到的滑移物质的最终几何形态来评估方法的准确性。模拟考虑了因降雨导致的地下水位上升,并分析了不同情景下滑坡的滑出行为。[研究内容]文章首先介绍了滑坡的变形机制,将其分为预失效、失效、失效后和最终再活化四个阶段。接着,详细描述了数值模型的构建及其参数选择。模拟结果表明,在考虑降雨引起的地下水位上升后,数值预测与实际观测结果之间有良好的一致性。研究还强调了应变速率和过剩孔隙水压力在滑坡过程中的重要作用。
2020
发表期刊:Landslides
文献导读:[研究目的]本文旨在研究挡板对滑坡碎屑移动性的影响,通过三维材料点法(MPM)模拟滑坡碎屑与挡板的相互作用,以优化滑坡防护结构的设计。[研究方法]研究采用三维MPM模型,通过数值模拟分析不同挡板配置对滑坡碎屑流动的影响。模拟结果与物理模型试验进行了对比,以验证数值方法的准确性。[研究内容]文章介绍了研究背景和挡板作为能量耗散装置在滑坡防护中的应用,详细描述了数值模拟的构建过程及参数选择,结果表明挡板的设置显著降低了滑坡碎屑的移动性,有效减缓了碎屑流的速度和冲击力。
2020
发表期刊:Computers and Geotechnics
文献导读:[研究目的]本文旨在解决材料点法(MPM)在模拟土-结构相互作用中由于粒子重新分布引起的数值不稳定问题。[研究方法]研究提出了一种新的粒子重新分布技术,专门用于土-结构相互作用的数值模拟。通过在内部网格中进行重新分布操作,以减小粒子的变形和位置偏差,并恢复重新分布粒子的状态变量。[研究内容]文章首先介绍了MPM的基本原理和重新分布技术的必要性,然后详细描述了粒子重新分布的操作步骤及其对数值稳定性的影响。通过一系列的数值试验,验证了新方法在减少数值误差和提高计算效率方面的有效性。
2020
发表期刊:Landslides
文献导读:[研究目的]本文旨在利用水-机械耦合材料点法(MPM)对1995年香港飞翠道因降雨引发的滑坡进行数值模拟,以揭示其动力学过程并提供新的见解。[研究方法]研究采用两相MPM,模拟滑坡过程,包括降雨渗透、湿润前沿的推进、孔隙水压力的演变及其对滑坡稳定性的影响。通过将数值模拟结果与实际观测进行比较来验证方法的准确性。[研究内容]文章首先介绍了飞翠道滑坡的背景及其触发条件,然后详细描述了数值模型的构建及参数设定,最后通过模拟结果探讨了降雨引起的地下水位上升对滑坡稳定性的影响。
2020
发表期刊:Computational Particle Mechanics
文献导读:[研究目的]本文旨在提出一种三维离散化过程,以改进材料点法(MPM)在大变形问题中的应用效果。[研究方法]研究通过将计算域离散为多个材料点,采用基于背景网格的欧拉-拉格朗日混合方法,对材料点的运动和相互作用进行数值模拟。引入了新型的重分布策略以确保计算稳定性和精度。[研究内容]文章详细介绍了MPM的离散化过程、背景网格的构建以及材料点的初始配置,重点讨论了计算过程中材料点的运动轨迹和应力分布,并通过数值实例验证了方法的有效性和优越性。
2020
发表期刊:Computational Particle Mechanics
文献导读:[研究目的]本文旨在通过固液耦合材料点法(MPM)模拟因流化引起的地面塌陷过程,重点研究土体结构向流动混合物的转变。[研究方法]研究采用改进的固液耦合MPM,将饱和土假定为多孔介质理论基础上的水-土相互作用系统,并将物理量分配给两组独立的粒子进行模拟。通过数值分析验证了方法的有效性,并对不同参数对塌陷过程的影响进行了探讨。[研究内容]文章首先介绍了固液耦合MPM的理论背景,然后详细描述了数值模拟的构建过程及参数设定,最后通过一系列模拟结果分析了流化对地面塌陷的影响。
2020
发表期刊:Journal of Coastal Research
文献导读:[研究目的]本文旨在通过耦合材料点法(MPM)模拟海底滑坡的失效过程,提供对海底滑坡动力学和变形机制的深入理解。[研究方法]研究采用二维数值模型,利用材料点法和水力机械耦合技术,对典型的海底滑坡进行模拟。所使用的模型包括具有应变软化特性的海底黏土,通过模拟滑坡的演化过程及其最终堆积形态来验证模型的准确性。[研究内容]文章首先介绍了海底滑坡的背景及其对海底基础设施的威胁,然后详细描述了耦合MPM模型的构建及参数设定。通过模拟结果分析了滑坡失效机制、滑坡后退变形及水的作用对滑坡过程的影响,最终的堆积形态与之前的调查结果一致,展示了滑坡在水作用下的独特特征,如滑动阻力、球状结构和高流化程度。
2020
发表期刊:Landslides
文献导读:[研究目的]本文旨在利用光滑粒子有限元法(SPFEM)进行大变形坡体失稳的动态建模,以模拟土壤的后失效行为并评估边坡稳定性。[研究方法]研究采用基于粒子有限元法(PFEM)框架的节点显式SPFEM,对坡体的动态失效过程进行数值模拟。通过模拟大变形和后失效的土体行为,验证了该方法在坡体稳定性分析中的适用性。[研究内容]文章介绍了SPFEM的理论基础和数值实现,并通过坡体稳定性分析实例展示了该方法的优势,特别是在考虑坡体失稳后的动态过程方面。
2020
发表期刊:International Journal for Numerical Methods in Engineering
文献导读:[研究目的]本文旨在开发一种新的混合材料点-球多边形离散单元方法(MPM-SDEM),用于模拟固体和颗粒材料之间的相互作用,特别是那些在杨氏模量或几何尺度上存在极端差异的对象。[研究方法]研究通过将材料点法(MPM)与球多边形离散单元法(SDEM)相结合,实现了两者之间的接触力信息交换。该方法采用显式时间积分方案进行模拟,并通过与分析和实验数据对比,验证其准确性和效率。[研究内容]文章详细描述了MPM-SDEM框架的构建和实现,强调了其在捕捉材料之间的接触力和动量交换方面的能力。模拟结果表明,该方法能够在保持计算稳定性和效率的同时,准确模拟多尺度、多物理现象。本文展示了该方法在处理高杨氏模量差异和复杂几何边界条件下的应用潜力。
2020
发表期刊:Landslides
文献导读:[研究目的]本文旨在通过数值模拟研究由地震引发的滑坡的滑动过程和沉积特征,以提供有效的风险预测和灾害控制方法。[研究方法]研究采用粒子流代码(PFC)对2014年8月3日云南省鲁甸县发生的6.5级地震引发的洪水岩滑坡进行数值模拟。模拟过程中分析了滑坡的速度、位移特征以及沉积物特征。[研究内容]文章首先介绍了洪水岩滑坡的背景和研究区域,然后详细描述了数值模型的构建及模拟参数。结果表明,滑坡过程中粒子的最大平均速度为23.43 m/s,最大位移与海拔高度密切相关,滑体后缘的滑动时间最长。数值模拟结果与实地调查结果高度一致,沉积物的高度为116.1米,长度为1001.1米。此外,还通过一系列参数敏感性实验研究了放大系数和摩擦系数对沉积物特征的影响。
2020
发表期刊:Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering
文献导读:[研究目的] 提出一种结合等几何分析(IGA)和物质点法(MPM)的新方法,以提高MPM的计算精度和平滑性。[研究方法] 使用非均匀有理B样条(NURBS)构建高阶精确和平滑的MPM近似,通过IGA实现对应力场的连续表示。[研究内容] 详细研究了IGA与MPM的结合,通过数值实验验证了该方法在复杂几何形状和大变形问题中的优越性,探讨了不同NURBS参数对方法性能的影响,提出了改进的算法以解决传统MPM中的单元穿越和数值断裂问题。
2020
发表期刊:Engineering Geology
文献导读:[研究目的] 研究两种不同的平滑粒子有限元方法(SPFEM)在模拟坡体倒退性失效过程中的性能表现。[研究方法] 采用基于边界应变平滑的SPFEM和基于节点应变平滑的SPFEM,通过数值模拟比较这两种方法在模拟典型倒退性滑坡中的表现。模拟使用三种不同的网格密度,运用应变软化模型进行分析。[研究内容] 该研究详细介绍了两种SPFEM的理论基础,并通过对比数值模拟结果分析了它们在大变形和复杂几何条件下的性能差异,重点探讨了网格密度对模拟精度的影响和计算效率的优劣。
2020
发表期刊:Engineering Computations: Int J for Computer-Aided Engineering
文献导读:[研究目的] 提供一种有效的方法定量评估滑坡风险,以帮助减轻滑坡风险并开发基于滑坡风险的预警系统。[研究方法] 将蒙特卡洛模拟(MCS)与高阶物质点法(B样条物质点法,BSMPM)结合,提出MC-BSMPM方法来定量评估滑坡风险。通过BSMPM模拟土坡失效的整体动态演化,并基于MCS获得滑坡的滑动时间、滑动动能、滑动质量和滑动距离的概率密度函数。[研究内容]文章首先介绍了滑坡背景及其定量评估的重要性,接着详细描述了BSMPM的基本原理及其在滑坡模拟中的应用。通过数值模拟,研究了滑坡后期行为的正态分布特性,并探讨了土体剪切强度的变化对滑坡动态运动的影响。研究结果表明,与传统确定性BSMPM方法相比,MC-BSMPM方法能够更清晰地理解和定量评估滑坡风险,证明了该方法在滑坡风险评估中的有效性。
2020
发表期刊:Landslides
文献导读:[研究目的] 开发一种三维距离势离散元方法,用于模拟滑坡运动过程,以提高对滑坡动力学行为的理解。[研究方法] 引入具有明确物理意义的距离势函数定义,构建全新的计算算法体系,通过数值模拟研究滑坡运动轨迹和影响范围。研究方法包括对滑坡的运动过程进行建模,并通过离散元方法进行模拟分析。[研究内容] 重点探讨了滑坡在不同地形条件下的运动特性,通过数值实验验证了距离势离散元方法在模拟大变形滑坡中的有效性,并分析了滑坡体的运动速度、运行距离和堆积深度等动态信息,为滑坡灾害预防和应急提供了有力支持。
2020
发表期刊:Journal of Geophysical Research: Oceans
文献导读:[研究目的] 研究滑坡引起的波浪生成和传播过程,以提高对滑坡灾害的预测和减灾能力。[研究方法] 使用粒子有限元法(PFEM),结合拉格朗日有限元解法和高效的重网格算法,准确跟踪流体自由表面和速度分布。通过数值模拟重现大规模槽实验中高移动性的滑坡引发的冲击波。[研究内容] 对比了模型和实验结果,分析了滑坡波的生成和传播特性,讨论了不同滑坡参数对波浪高度和能量的影响,并提供了滑坡波浪的动能、速度和传播距离等动态信息,为滑坡灾害的预防和决策支持提供了重要数据。
2019----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2019
发表期刊:Canadian Geotechnical Journal
文献导读:[研究目的]本文旨在利用三维材料点法(MPM)模拟洪水岩滑坡的滑出行为,以提高对滑坡动力学过程的理解,并提供更准确的滑坡灾害预测。[研究方法]研究通过MPM对洪水岩滑坡进行了三维数值模拟,分析了滑坡过程中土体的变形和流动行为。模拟考虑了复杂地形和多种物理参数,通过对不同参数的敏感性分析来评估其对滑坡行为的影响。[研究内容]文章首先介绍了MPM的理论背景及其在地质灾害模拟中的应用,然后详细描述了滑坡的初始条件和模型设置。模拟结果展示了滑坡滑动过程中的速度场和位移场,揭示了滑坡物质的流动特征和最终堆积形态。此外,研究还探讨了不同物理参数对滑坡动力学的影响,提出了滑坡预测和风险评估的改进方法。
2019
发表期刊:Bulletin of Engineering Geology and the Environment
文献导读:[研究目的]本文旨在利用材料点法(MPM)结合软化模型,模拟和分析2015年深圳滑坡的滑出行为,以提高对滑坡动力学过程和滑移机制的理解。[研究方法]研究采用MPM,对滑坡的全过程进行数值模拟,特别是模拟过程中考虑了土体的应变软化特性。模拟中使用了基于软化模型的接触算法来处理滑坡物质在滑移过程中的相互作用。[研究内容]文章首先介绍了深圳滑坡的背景及其灾害情况,然后详细描述了MPM的基本原理及其在滑坡模拟中的应用。通过数值模拟,研究了滑坡物质的滑移路径、速度场和位移场,揭示了滑坡的滑移模式和最终堆积形态。研究结果表明,软化模型能够有效模拟滑坡过程中土体的应力-应变关系,并且滑坡的滑移距离和速度受土体软化特性的显著影响。
2019
发表期刊:Engineering Geology
文献导读:[研究目的]本研究旨在利用材料点法(MPM)模拟滑坡后期阶段的运动行为,以解决传统数值方法在大变形条件下的局限性。[研究方法]研究采用MPM进行二维分析,结合现场测量数据和历史记录,评估数值模拟结果与实际观测之间的精度。[研究内容]本文主要分析了1986年意大利南部Senise滑坡的后期阶段,通过对滑坡流动路径、速度分布和沉积模式的模拟,研究了滑坡运动的动力学特性。研究发现,MPM能够有效模拟滑坡的复杂机械过程,并通过考虑建筑物和挡土墙等因素,提高了模拟精度。结果表明,该滑坡为沿两个平面滑动面的平移滑动,模拟结果与实际观测数据一致,验证了MPM在大规模滑坡后期阶段分析中的有效性。
2019
发表期刊:Canadian Geotechnical Journal
文献导读:[研究目的]本文旨在利用材料点法(MPM)评估Oso滑坡的滑出行为,为复杂地质条件下的滑坡分析提供参考。[研究方法]研究采用MPM对2014年3月22日发生在美国华盛顿的Oso滑坡进行数值模拟,模拟过程中考虑了不同假设情景下的滑坡行为,通过大变形问题的建模来分析滑坡的滑出过程。[研究内容]本文首先介绍了Oso滑坡的背景和MPM的基本原理,随后通过数值模拟重现了滑坡的全过程,并分析了滑坡滑出距离和速度的影响因素,最后通过对比不同情景下的模拟结果,探讨了滑坡的动力学机制和滑出特性。
2019
发表期刊:Water
文献导读:[研究目的]本文旨在利用材料点法(MPM)分析坡体在孔隙水压力增加下的响应,特别关注滑坡的滑移面发展和滑坡运动学特性。[研究方法]研究采用MPM,对理想坡体在孔隙水压力增加情况下的变形过程进行数值模拟,分析了不同参数对滑移面形成和滑坡运动的影响。[研究内容]文章首先介绍了传统数值方法的局限性及MPM的优势,然后详细描述了MPM在模拟坡体孔隙水压力增加过程中应用的具体步骤。研究过程中,考虑了不同水压条件和土体性质,通过数值模拟重现了坡体从初始变形到最终滑坡的全过程。结果显示,孔隙水压力的增加是影响坡体稳定性的主要因素,提出了一种简化公式用于初步评估滑坡的滑出距离。
2019
发表期刊:Landslides
文献导读:[研究目的]本文旨在利用广义插值材料点法(GIMP)分析岩块冲击下坡体的稳定性,评估其在动载荷作用下的滑动及变形特性。[研究方法]研究采用GIMP对岩块冲击下的饱和土坡进行数值模拟,分析动载荷引起的孔隙水压力变化及其对坡体稳定性的影响。[研究内容]文章首先介绍了GIMP的理论基础及其在地质工程中的应用,然后通过数值模拟重现了岩块冲击导致的坡体失稳过程,详细分析了冲击过程中孔隙水压力的变化和滑移面的发展,探讨了不同参数对坡体变形和滑移距离的影响。结果显示,岩块冲击引起的孔隙水压力增加是导致坡体失稳的关键因素。
2019
发表期刊:Computers and Geotechnics
文献导读:[研究目的]本文旨在利用广义插值材料点法(GIMP)模拟包含应变速率效应的大变形问题,特别是穿透和渐进破坏问题。[研究方法]研究采用应变速率依赖的Tresca本构模型进行数值模拟,并通过坠落锥测试验证本构模型以选择材料参数。此外,模拟考虑了剪切带厚度以减少网格依赖性。[研究内容]文章首先复制了坠落锥测试以验证和选择材料参数,然后展示了Sainte Monique滑坡的数值模拟,结果表明应变速率影响了滑坡的滑出距离预测并导致加速-减速循环。
2019
发表期刊:Routledge
文献导读:[研究目的]本文旨在提供大变形材料点法(MPM)在岩土工程中的应用指南,探索其在静态和动态情况下的应用,并开拓岩土建模和数值分析的新领域。[研究方法]研究首先介绍了MPM的基本理论和数值特征,然后通过多个案例展示了其在实际工程中的应用,包括土壤、结构和流体的相互作用,内外部侵蚀以及液化后分析。[研究内容]文章涵盖了从基础理论到具体应用的广泛内容,提供了MPM在模拟滑坡、锥形渗透测试和桩安装等大变形问题中的实际指导和参考。
2019
发表期刊:Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering
文献导读:[研究目的]本文旨在利用数值方法分析2008年汶川地震引发的大关堡滑坡,并评估其安全性。[研究方法]研究采用材料点法(MPM)对滑坡进行数值模拟,以模拟地震负荷对坡体的影响,并将数值结果与震后剖面进行比较。[研究内容]文章详细介绍了滑坡的背景和数值模型的建立,模拟结果显示滑坡产生了近乎垂直的头壁,最大高度约700米,构成高风险情况。最后,提出了一种基于贝叶斯网络(BNs)的风险管理方法,用于管理大关堡滑坡现场的岩壁稳定性。
2019
发表期刊:Canadian Geotechnical Journal
文献导读:[研究目的]研究快速滑坡进入水库的风险及其在剪切带中摩擦和热加压现象的联合影响。[研究方法]利用物质点法(MPM)对多孔材料进行水力机械分析,并结合有限元分析,研究剪切带中的蠕变运动和热加压现象。[研究内容]本文首先介绍了Canelles滑坡的背景,并描述了剪切带中应变速率对摩擦的影响及其再现长时间蠕变记录的能力。接着,文章引入了物质点法进行水力机械分析,并分析了Canelles滑坡的代表性横截面,研究结果表明在极端外部作用下滑坡加速的可能性。然而,研究也发现适度的应变速率效应可以避免触发快速运动。
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