可侵蚀基底地形与强度对滑坡流动性的影响：MPM建模的见解

《Landslides》：Influence of erodible substrate topography and strength on landslide mobility: insights from MPM modeling

　　# 摘要坡度梯度和可侵蚀基底强度是控制滑坡运动能力的关键因素，但它们对快速流动状滑坡的耦合作用仍有待深入理解。本研究提出了一种增强型物质点法（MPM）框架，集成了多材料接触算法和滑动床边界处理，用于模拟滑坡在可侵蚀基底上的卷入过程。所提出的框架首先通过与刚性体在斜面上滑动的解析基准进行验证，随后通过涉及滑坡在可侵蚀床上卷入的水槽实验进行校验。随后共进行了42个数值模拟，包括36个具有不同基底强度和坡度梯度的卷入工况以及6个非卷入参考工况。结果表明，可侵蚀基底通过改变基底阻力和地形演化从根本上改变了滑坡的运动能力。在无助卷入的情况下，陡峭的坡度折角会导致显著的能量耗散并限制滑坡运动能力。相比之下，基底卷入逐步重塑基底几何形态，削弱坡度折角效应，并促进长距离远距离运动。基底强度与坡度梯度的耦合作用取决于它们对基底阻力、卷入效率和地形修改的影响。坚硬基底导致以阻力为主导的相互作用，而软弱基底则促进高效卷入和基底弱化。在更陡的坡度条件下，坚硬与软弱基底之间的运动能力对比更加显著，这是由于重力加速度增强以及坡度折角处能量耗散减少所致。研究识别出两种不同的卷入机制，即冲刷卷入和冲击推压。这些发现为可侵蚀基底如何调控滑坡运动能力提供了新的见解，并强调了滑坡在软弱可侵蚀斜坡上运动时潜在危害的增加。