The 7th National Conference on Computational Mechanics of Granular Materials in conjunction with The 4th International Symposium on Computational Particle Technology (CMGM-2024 & CPT-2024)

许多自然灾害，例如降雨引发的滑坡、湿润导致的堤坝坍塌、以及渗流引起的大坝和堤坝的不稳定破坏，均涉及非饱和土的大变形。这些现象的研究要求考虑土壤固体骨架与孔隙流体之间的复杂流-固耦合相互作用，并对大变形进行建模以预测失效后的行为，这给数值计算带来了极大的挑战。本文提出了一种基于两点式双相物质点法（MPM）的新颖方法，以解决流体与非饱和土壤在大变形影响下的耦合水力学问题。该方法的控制方程关键在于，考虑了两组拉格朗日物质点来分别表示土壤骨架和孔隙水层。其本构模型将土壤骨架建模为基于Drucker-Prager模型的弹塑性材料，孔隙水处理为弱可压缩流体。该控制系统采用广义插值物质点（GIMP）方法离散化，并采用显式求解方式进行求解。通过三个案例验证了该方法在模拟非饱和土壤与孔隙流耦合的水力-机械行为中的有效性，特别是在揭示冲刷或降雨影响下非饱和边坡破坏过程中冲击-渗流-侵蚀-变形的响应机理。此外，通过与试验结果进行对比，证明了所提出的双相两点式MPM公式和模拟方法能够有效模拟各种水土耦合问题，是研究非饱和土壤大变形问题的有力工具。

非饱和土壤，流-固耦合，物质点法，显式求解，大变形