降雨型滑坡灾变过程的离散元数值模拟研究

降雨型滑坡灾变过程的离散元数值模拟研究

杨辰昊¹，牛瀚仪¹，谢　斐¹，刘　春^1,2，朱　遥^{1
1.南京大学地球科学与工程学院，南京 210023, 中国}

^{2.南京大学（苏州）高新技术研究院，苏州 215123, 中国}

摘要: 降雨型滑坡的灾变过程受结构场、应力场、渗流场及变形场等多场耦合作用，其内部机理十分复杂。本文通过室内模型箱试验与离散元数值模拟,研究了含夹层与裂缝边坡在降雨条件下的灾变机理。研究首先开展了边坡模型箱试验，发现裂缝与夹层会显著改变渗流路径，形成优势入渗通道，导致孔隙水压力累积与土体强度弱化,进而诱发滑坡。在此基础上，通过建立考虑水分运移与强度动态折减的多场耦合离散元模型，赋予颗粒单元含水率属性，设定坡表颗粒持续饱和以模拟降雨边界，实现了对渗流-应力-变形过程的精确模拟。数值模拟结果与试验高度一致，再现了水分优先迁移规律与孔隙压力滞后效应，验证了非均质边坡中的多场耦合相互作用，共同揭示了降雨型滑坡在渗流-应力-变形多场耦合下的破坏机理。

关键词: 边坡; 降雨; 离散元法; 多场耦合; MatDEM

图1 试验模型箱实物图与示意图: (a)含裂缝通道边坡实物图; (b)传感器布置示意图

图5 单元接触与水分传输

图6 边坡模型

图9　含水率变化分析:(a)沿边坡深度的含水率变化;(b)沿边坡夹层的含水率变化

图10　降雨过程中边坡渗流场变化:(a)第10步;(b)第20步;(c)第30步;(d)第40步

杨辰昊,牛瀚仪,谢斐,等.降雨型滑坡灾变过程的离散元数值模拟研究[J].工程地质学报,2026,34(3):1246-1254.