[发明专利]一种基于DEM-CFD-SPH建模的滑坡涌浪模拟方法

权利要求书

1.一种基于DEM-CFD-SPH建模的滑坡涌浪模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)根据滑坡地质情况建立颗粒离散元DEM滑坡运动演化模型，设置岩土体参数及边界条件；所述颗粒离散元DEM滑坡运动演化模型包括滑体和滑床；

(2)根据水体条件建立CFD计算网格，并施加水流条件和水体参数；

(3)根据颗粒离散元DEM滑坡运动演化模型模拟在水阻力影响下滑体的运动过程，并导出滑体中颗粒的运动过程；

(4)根据颗粒离散元DEM滑坡运动演化模型建立SPH滑坡涌浪计算模型，并将步骤(3)中的颗粒的运动过程导入SPH滑坡涌浪计算模型作为滑体颗粒的运动轨迹；

(5)通过SPH滑坡涌浪计算模型计算滑坡涌浪特征，具体为，在SPH滑坡涌浪计算模型中设置计算时间、核函数、重力加速度、水体密度、粘滞系数，进行滑坡涌浪的模拟计算，得到滑坡涌浪的涌浪产生、传播、涌浪高度以及涌浪爬高。

2.根据权利要求1所述的基于DEM-CFD-SPH建模的滑坡涌浪模拟方法，其特征在于；步骤(1)包括以下过程：

(1.1)建立的颗粒离散元DEM滑坡运动演化模型中的滑体采用颗粒进行离散，滑床采用面单元表示；

(1.2)采用弹性材料设置滑体和滑床的力学参数，所述滑体的力学参数包括颗粒间的接触刚度，以及颗粒与滑床的接触刚度；然后通过初始平衡建立表征实际滑体形态的密实滑体；

(1.3)重新设置初始平衡后滑体和滑床的力学参数，具体为，设置颗粒间的接触刚度以及颗粒与滑床之间的接触刚度，使颗粒间的接触刚度以及颗粒与滑床之间的接触刚度准确表征滑体和滑床的力学特性；

(1.4)在颗粒离散元DEM滑坡运动演化模型中，限制滑床各个方向的位移使滑床在计算过程中固定，并对滑体部分的运动施加零约束，使滑体在计算过程中自由下滑。

3.根据权利要求1所述的基于DEM-CFD-SPH建模的滑坡涌浪模拟方法，其特征在于：步骤(2)包括以下过程：

(2.1)根据地形轮廓和水位高程，建立水体；

(2.2)将水体剖分为四面体或六面体进而形成水体网格；

(2.3)将水体网格中的网格节点编号和网格单元编号导入至文件中，形成水体网格的节点和单元文件；

(2.4)将水体网格的节点和单元文件导入至颗粒离散元DEM滑坡运动演化模型中，形成流体计算单元；

(2.5)设置步骤(2.4)中的流体计算单元的材料性质，所述材料性质包括水体的粘度、流速、密度，使流体计算单元表征水体的力学特性。

4.根据权利要求3所述的基于DEM-CFD-SPH建模的滑坡涌浪模拟方法，其特征在于：步骤(2.1)中，建立水体的方法为，首先建立与水位高度相同的水平面，所述水平面与地形轮廓包围住的空间形成的闭合实体为水体。

5.根据权利要求4所述的基于DEM-CFD-SPH建模的滑坡涌浪模拟方法，其特征在于：步骤(2.3)中，在将网格节点编号导入至文件中时，在文件的第一行写入节点的总数，并在后续每一行按照节点索引，节点坐标的x、y和z分量的格式写入文件。

6.根据权利要求4所述的基于DEM-CFD-SPH建模的滑坡涌浪模拟方法，其特征在于：步骤(2.3)中，在将网格单元编号导入至文件中时，在文件的第一行写入单元的总数，在其余的行中按照每三行确定一个单元的格式进行写入；其中，在网格单元的第一行写入单元类型的代表数值；在网格单元的第二行写入单元的序号、单元包含的节点序号、以及4个浮点数；在网格单元的第三行写入整数0。

7.根据权利要求6所述的基于DEM-CFD-SPH建模的滑坡涌浪模拟方法，其特征在于：所述单元类型的代表数值中，六面体网格的代表数值为8，四面体网格的代表数值为6。