地震作用下松散体变形过程及堆积形态的数值模拟

山区流域地表及沟床表层常富集大量由宽级配卵砾石所组成的松散堆积物,在地震及其次生灾害的作用下,大量松散碎屑物质会以崩塌、滑坡、泥石流等形式进入山区河道,进而改变河流的泥沙补给条件。为了研究地震荷载对于松散体变形过程和运动特点的影响,基于3维颗粒离散单元法对不同地震荷载作用下的松散体的运动过程进行了数值模拟,重点分析与讨论了地震波频率、振幅的变化对于松散体运动及变形特点的影响。计算结果表明:松散体的运动过程由起动加速、高速运动以及减速堆积3个阶段所组成;在颗粒运动过程中,颗粒的粒径越小,颗粒的运动速度越慢;颗粒进入河道后粒径较大的颗粒堆积在表面前段,而粒径较小的颗粒位于堆积体的下后部。地震荷载的作用可以大幅度地减小单元接触数量,颗粒越稀疏,颗粒间的相互碰撞越少,颗粒具有的能量越大,这会导致松散体的运动速度和运动距离均有显著提高,并且地震波的频率越低、振幅越大,颗粒的运动速度与运动距离越大,这会使得原本未进入河道的松散堆积物质进入河道,由此导致山区河流的泥沙补给质量明显增大。由此可见,地震对于山区河流的泥沙补给条件具有重要的影响,为深入研究震后山洪泥沙灾害频发致灾提供了理论依据。