泥石流与结构物相互作用的半解析MPM-DEM耦合数值模拟方法

本发明提出了泥石流与结构物相互作用的半解析MPM‑DEM耦合数值模拟方法，涉及岩土工程灾害模拟领域；将细粒泥浆作为连续介质，采用MPM进行离散化；同时以球形颗粒和聚簇颗粒作为固相，采用DEM建模；结构物及边界以刚性壁形式嵌入计算域。通过网格–质点信息交换和颗粒–网格耦合力的双向传递，实现流体–固体多相耦合的同步求解。流–固接触力采用半解析方式；DEM颗粒之间及DEM颗粒–墙接触则基于Hertz–Mindlin模型进行精确计算。本方法真实再现泥石流中块石与漂木的协同碰撞、堵塞和冲击机制，模拟百万级流体质点与万级颗粒的三维大规模情形。仿真结果可输出结构物受力时程、冲击峰值、堵塞率等关键指标，为泥石流防护提供了可靠的数值依据。