RAMMS雪崩、泥石流数值模拟软件中采用Voellmy模型来描述碎屑流运动

RAMMS软件使用Voellmy流体摩擦模型来描述碎屑流运动。Voellmy模型，通常被选用与滑坡运动的流通和堆积运动，适合运用于沟道中的湍流流体运动。模型针对于沟渠地形，泥石流的滑体，基底阻力与速度大小呈正比关系，更适用于滑坡铲刮区域剪切，例如：泥石流，雪崩等。

Voellmy只需要两个参数即可进行校准。当流体快速移动时，湍流项占主导地位；当流体缓慢移动时，库伦项占主导地位。这使得该模型可以根据流速和前端流动的停止位置进行近似校准。

该模型将摩擦阻力分为两部分：与正应力相关的干摩擦系数μ、与速度的平方相关的粘滞/湍流系数ξ。

其中：ρ是密度，g是重力加速度， ?是倾斜角，H是流动高度，U是流速。该模型已被广泛应用于模拟碎屑流运动，特别是雪崩。Voellmy理论在瑞士雪崩动态研究领域的应用

RAMMS从1.6.20版本开始，基于Voellmy理论，纳入了内聚力。

其中，C是流动材料的内聚力。与标准的Mohr-Coulomb类型关系不同，此公式确保了当N趋向于0和流速U趋向于0时，摩擦阻力S也趋向于0。这会增加切应力，从而导致雪崩更早地停止运动。

该公式是通过雪的滑槽动态流动实验（Platzer等人，2007a和Platzer等人，2007b）以及使用Illgraben (VS)中的泥石流实际规模实验建立的。雪的粘性取决于雪自身的温度。湿雪崩具有更高的内聚力值；干雪崩的内聚力值相对较低。

内聚力可以帮助减少跳动区中的数值伪扩散，从而使沉积区的轮廓更加清晰。

内聚值的取值可以在“运行模拟” 窗口的“ Mu / Xi”选项卡中输入。

推荐值如下：

干雪雪崩：0-100Pa

湿雪雪崩：100-300Pa

泥石流：0-2000Pa

基于Voellmy模型的RAMMS雪崩模拟

基于Valléede la Sionne测试场（瑞士雪崩试验场）的研究，Voellmy模型以及校准的参数可用于预测跳动距离和预测大雪崩的最大流速。

RAMMS开发组建议使用Voellmy参数来描述干雪崩的前部，从而定义了雪崩前端的跳动距离和最大速度。

Vollemy模型很难预测小雪崩的跳动，它们会迅速沉积停止，导致模拟结果与实际情况相差很大。RAMMS开发组提出了一个特殊的方法来解决这个问题，建议使用较高的μ和 ξ值来模拟小雪崩。

基于Voellmy模型的泥石流雪崩模拟

泥石流的模型建立比雪崩的模型建立，更加困难。泥石流的最佳本构模型仍然是一个未有定论的问题。因为泥石流的碎片流包含了流体和固体两个部分。泥石流的运动行为涉及到流固两相的相互作用。因此如果没有固体和液体的两部分模型，就不可能对泥石流进行全面的建模。RAMMS开发组建议当前可以使用Voellmy模型。Voellmy基本上只有两个参数，经过一些校准，通常可以找到一个有用的解决方案。RAMMS基于Voellmy模型对泥石流的模拟是假定泥石流运动全程中，成分含量恒定且混合均匀。