用于浅层滑坡的深度平均物质点法：在雪板雪崩起裂中的应用

浅层滑坡对人员和基础设施构成重大威胁。虽然通常基于极限平衡分析、有限元或离散元进行建模，但诸如物质点法（MPM）之类的连续介质粒子方法近来已成功模拟其完整的3D弹塑性行为。本文中，我们开发了深度平均物质点法（DAMPM），以基于材料特性和地形特征高效模拟复杂地形上的浅层滑坡。DAMPM是MPM结合经典浅水假设的改进版本，从而能够以计算高效的方式对滑坡进行大变形弹塑性建模。本文以雪板雪崩的起裂为例进行演示，雪板雪崩是一种特定类型的浅层滑坡，由埋于黏聚板下方的弱层内裂纹扩展引发。此处，弱层被视为作用于弹性脆性板底部的外部剪切力。我们针对先前经典的雪断裂实验（称为Propagation Saw Test，PST）的解析计算和数值模拟验证了模型。此外，进行了大尺度模拟以评估不同地形上雪崩释放区的形状和大小。鉴于相比3D MPM计算成本较低，我们期望该工作能在灾害评估中具有重要业务应用价值，特别是用于评估释放区——地球物理质量流模型的关键输入。我们的方法可轻松调整以模拟各类浅层滑坡、碎屑流和熔岩流、冰川蠕变与崩解的启动和动力学过程。