近日，同济大学工程风险研究团队陆盟博士后、周鸣亮副教授、张洁教授和意大利帕多瓦大学的Francesca Ceccato研究员、美国弗吉尼亚理工大学Alba Yerro教授在《Acta Geotechnica》期刊上发表了题为“Evaluating the exceedance probability of the runout distance of rainfall-induced landslides using a two-stage FEM-MPM approach”的研究论文，报道了边坡在降雨诱发失效后的滑距年超越概率的最新研究成果。

评估降雨诱发滑坡的滑距在不同服役期下的超越概率(EPT)在降雨诱发滑坡定量风险评估中尤为重要。然而，利用基于力学的方法评估降雨诱发滑坡的滑距的EPT仍然是一个具有挑战性的问题，因为它不仅需要考虑土壤性质和降雨的不确定性，同时还需要刻画非饱和土的大变形破坏过程。

本文考虑了给定服役期内降雨事件的随机性，基于Generalized Pareto分布和Frank Copula函数对历史降雨数据库进行标定（图1），构建了降雨事件的二元分布，并基于泊松分布实现了服役期内的降雨事件抽取。构建了FEM-MPM两阶段法实现了边坡降雨入渗到破坏的全过程模拟，首先利用核插值技术实现了渗流场从FEM模型到MPM模型的映射（图2），作为边坡大变形破坏的启动条件，在MPM模型中实现对边坡后续大变形破坏的孔压（图3）与剪切应变（图4）模拟，验证了二者演变的一致性，并测算出降雨诱发滑坡的最终滑距（图3）。基于数值模拟样本构建代理模型来预测滑距，最终通过蒙特卡洛模拟，对不同服役期下的边坡滑距超越概率曲线（图5）进行了刻画。

图1 降雨强度和历时的二元分布情况

图2 孔隙水压力从FEM模型映射至MPM模型：(a) FEM模型；(b) MPM模型

图3 孔隙水压力在大变形阶段的变化情况：(a) 10s；(b)20s；(c)30s；(d)40s

图4 剪切应变在大变形阶段的变化情况：(a) 10s；(b)20s；(c)30s；(d)40

图5 降雨诱发滑坡在不同服役期内滑距的超越概率曲线

研究表明：降雨诱发滑坡的滑距超越概率随着滑距阈值的增大而减小。当服役周期变长时，一个地区内的极端降雨事件的出现概率增加，进而增大了滑坡滑距的超越概率。二元分布对降雨诱发滑坡定量风险评估中随机降雨事件的模拟提供了严格的理论依据，本文所提出的FEM-MPM两阶段法可以对边坡失效前的非饱土降雨入渗过程和失效后的大变形破坏进行充分考虑，为滑坡定量风险评估提供了一定的指导和参考意义。

第一作者

陆盟 博士后

邮箱：lumeng@tongji.edu.cn

第二作者

Francesca Ceccato 研究员

邮箱：francesca.ceccato.1@unipd.it

第三作者

周鸣亮 副教授

邮箱：zhoum@tongji.edu.cn

第四作者：

Alba Yerro 教授

邮箱：ayerro@vt.edu

通讯作者：

张洁 教授

邮箱：cezhangjie@tongji.edu.cn

文献引用：

Lu, M., Ceccato, F., Zhou, M. et al. Evaluating the exceedance probability of the runout distance of rainfall-induced landslides using a two-stage FEM-MPM approach. Acta Geotech. (2023). https://doi.org/10.1007/s11440-023-02160-4

原文链接：

https://link.springer.com/article/10.1007/s11440-023-02160-4

二维码：

撰稿人：陆盟、谢小创

编辑：方育智