BOEG：滑坡灾害长期稳定性预测理论研究新进展：多重损伤耦合作用下非线性蠕变本构模型构建及应用

　　本研究以多重耦合损伤为切入点，构建了考虑水化损伤-荷载损伤的非线性蠕变本构模型，并基于改进的马尔可夫链蒙特卡罗方法对模型参数进行了反演识别，实现了从理论建模到参数辨识再到工程应用的全过程。取得以下认识：

　　一是构建了考虑水化损伤-荷载损伤的非线性蠕变本构模型。在西原模型框架内引入水化损伤与荷载损伤的耦合效应，建立了可描述衰减蠕变、稳态蠕变和加速蠕变全过程的耦合损伤蠕变模型。通过CT扫描获取不同含水状态下泥岩孔隙率变化，量化水化损伤程度；基于能量损伤原理，利用弹性模量时变规律定义荷载损伤演化，进而构建耦合损伤变量。在此基础上，采用马尔可夫链蒙特卡罗方法对模型参数进行反演，各参数后验分布呈单峰特征，验证了参数辨识的可靠性（图1）。

图1 蠕变模型构建及参数概率分布

　　二是开发了耦合损伤蠕变模型的显式有限元算法。在蠕变模型基础上推导了三维应力状态下的应力积分显式格式，通过ABAQUS软件的VUMAT子程序接口，利用FORTRAN语言编写了材料本构的二次开发程序。该算法自动判别黏塑性启动时机，并在每个单元积分点实时更新应力状态，实现了耦合损伤模型在有限元分析中的有效嵌入（图2）。

图2 有限元计算格式推导及编译过程

　　三是验证了数值模型的合理性并讨论了参数敏感性。在ABAQUS中建立与蠕变试验相同工况，并调用二次开发的蠕变本构模型，计算显示数值模拟结果与蠕变试验结果吻合良好，尤其在黏弹性阶段的非线性过程中，耦合损伤的引入有效提升了预测精度。参数敏感性分析发现，水化损伤的增大显著促进非线性进程，而黏性系数对应变的影响复杂程度大于弹性系数（图3）。

图3 蠕变模型验证及参数敏感性分析

　　四是成功应用于高家湾滑坡长期稳定性分析。以青海省海东市高家湾滑坡为工程背景，将开发的蠕变模型用于三维数值分析。数值计算显示监测点位移与InSAR形变结果相近，验证了模型在工程应用上的适用性，为滑坡灾害的长期稳定性评估提供了新方法和新工具，对提升地质灾害预警水平具有一定的参考价值（图4）。

图4 二次开发模型在典型滑坡中的应用

　　该项研究成果以“Study on nonlinear creep model of mudstone under hydro-mechanical coupling and numerical implementation”为题发表于国际学术期刊《Bulletin of Engineering Geology and the Environment》上。地质安全评价室解庆禹为第一作者，长安大学黄强兵教授为通讯作者。研究受国家自然科学基金（42041006、42572350）及国家重点研发计划（2023YFC3008404）联合资助。