土體溫度變化，一方面會直接改變其水力特性與物質組成，另一方面會引發熱應變與熱滲透效應，進而在土體內部形成系列復雜的熱-水-力耦合響應，涉及多孔介質熱傳導、氣液流動和骨架變形等多個物理過程的相互耦合。熱-水-力耦合過程在山地災害，尤其是高寒山區山地災害孕災成災過程中起著至關重要的作用。然而，現有的數值程序無法有效考慮坡體從小變形到大變形運移全過程中的熱-水-力耦合作用效應。
中國科學院成都山地災害與環境研究所何思明研究員團隊基于多孔介質力學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-力耦合物質點模擬框架，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、預測預報與風險評估提供了理論框架及關鍵平臺支撐。
中國科學院成都山地災害與環境研究所何思明研究員團隊基于多孔介質力學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-力耦合物質點模擬框架，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、預測預報與風險評估提供了理論框架及關鍵平臺支撐。
該研究得到了國家自然科學基金（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新促進會等項目的支持。成果發表在國際計算力學頂級期刊《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