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我國是世界上地質災害最為嚴重的國家之一，其中鏈生型災害造成的損失超過50%。滑坡堵江是一類典型鏈生災害，在我國西部高山峽谷地區的歷史強震中頻繁發生，如唐家山堰塞壩（2008汶川地震）、紅石巖堰塞壩（2014魯甸地震），嚴重影響水電、交通等重大工程安全，強震區滑坡堵江災害風險防控技術研究需求迫切。然而，地震—滑坡—堵江災害涵蓋強震下巖土失穩導致滑坡啟動、滑體沿斜坡運動、滑體入江堆積成壩多個物理環節，致災因子眾多，鏈生過程復雜，發展高效、準確的災害鏈推演技術對于風險防控至關重要。
針對這一問題，中國科學院武漢巖土力學研究所巖土工程抗震安全組研究人員通過深入分析地震—滑坡—堵江災害鏈的能量演化特征，建立了各個物理環節的動量守恒方程，充分利用物質點法（MPM）兼具拉格朗日和歐拉算法的優勢，發展了巖土體與水體相互作用的兩相雙質點MPM。該方法在一套背景網格下，分別采用一套固相質點（如M-C模型）表征巖土體、一套液相質點（如人工狀態方程）描述水體；固、液相質點同時與背景網格的計算節點相互映射，映射過程中兩套質點之間發生動量交換，從而實現水力強耦合模擬。首先，通過模擬美國Lituya海灣滑坡巖土體與水體的相互作用過程，兩相雙質點MPM的有效性得到了驗證；在此基礎上，推演了2011年湖北十堰市二荒村滑坡堵江災害鏈生全過程，通過分析速度場與動能，揭示了高速滑動、涌浪制動、堆積成壩三個環節呈現的滑體運移模式、滑體—水體作用機制、堰塞壩堵江特征；最后，建立了強震區U型河谷滑坡涌浪概化模型，通過定義系統能量轉換比，從能量角度系統揭示了災害鏈生過程中滑坡與水體的動力相互作用機制。研究成果為強震區滑坡堵江災害鏈推演與風險評估提供了理論方法與技術支持。
研究成果得到了中國科學院青年創新促進會（2021325）、面上項目（51779250）、中國科學院國際合作局國際伙伴計劃項目（131551KYSB20180042）的資助，相關研究發表在Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering、Engineering Analysis with Boundary Elements、工程科學與技術（原四川大學學報（工程科學版））等學術期刊。
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674775522000762
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0955799721002770
https://jsuese.scu.edu.cn/html/2022/3/202101133.html
圖1 強震區滑坡堵江災害鏈生過程的物理分析模型
圖2 兩相雙質點MPM的求解流程示意圖
圖3 Lituya滑坡誘發涌浪過程數值與實驗結果對比
圖4 湖北二荒村滑坡堵江災害鏈全過程推演
圖5 災害鏈生過程的能量演化示意圖