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研究亮點(diǎn)
成都山地所在非飽和土熱-水-力耦合模擬研究方向取得新進(jìn)展
土體溫度變化，一方面會(huì )直接改變其水力特性與物質(zhì)組成，另一方面會(huì )引發(fā)熱應變與熱滲透效應，進(jìn)而在土體內部形成系列復雜的熱-水-力耦合響應，涉及多孔介質(zhì)熱傳導、氣液流動(dòng)和骨架變形等多個(gè)物理過(guò)程的相互耦合。熱-水-力耦合過(guò)程在山地災害，尤其是高寒山區山地災害孕災成災過(guò)程中起著(zhù)至關(guān)重要的作用。然而，現有的數值程序無(wú)法有效考慮坡體從小變形到大變形運移全過(guò)程中的熱-水-力耦合作用效應。
中國科學(xué)院成都山地災害與環(huán)境研究所何思明研究員團隊基于多孔介質(zhì)力學(xué)理論推導了基于顯式積分的非飽和熱-水-力耦合模型，構建了基于廣義插值形函數的熱-水-力耦合物質(zhì)點(diǎn)模擬框架，編制了通用的熱-水-力耦合模擬平臺，并以溫度-降雨-變形耦合條件下非飽和斜坡體的破壞全過(guò)程模擬為例驗證了該套模擬方法的可靠性及適用性。基于該模擬框架還可進(jìn)一步考慮植被蒸騰、冰水相變等更為復雜的熱-水-力耦合現象。研究成果對揭示全球氣候變化條件下青藏高原高寒山區山地災害形成演化機理、預測預報與風(fēng)險評估提供了理論框架及關(guān)鍵平臺支撐。 該研究得到了國家自然科學(xué)基金（41925030, 41790433），中科院STS項目（KFJ-STS-QYZD-172），山地所青年百人團隊項目以及中科院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )等項目的支持。成果發(fā)表在國際計算力學(xué)頂級期刊《Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering》上。
圖1 坡體溫度隨氣溫演化模擬云圖
圖2溫度-降雨-變形耦合條件下斜坡體降雨失穩過(guò)程飽和度及剪切應變模擬云圖 原文鏈接： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045782521004114?via%3Dihub |
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