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标题
Title
期刊: Landslides
作者：Lei Xing, Guizhou Wang, Wenping Gong, Meng Xu, Michel Jaboyedoff & Fujiang Wang
年份：2024
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摘要
建筑物是滑坡影响下最常见的风险要素，其脆弱性评估对于有效的滑坡风险评估具有重要意义。然而，传统的脆弱性评估往往忽略了建筑物在滑坡影响下的破坏行为和相关机制。有鉴于此，本研究进行了一系列模型试验，以研究建筑物在颗粒流（即滑坡产物）冲击下的破坏行为。在模型试验中，对建筑物的变形和破坏行为进行了监测。利用经验方程推导出颗粒流的弗劳德数和颗粒流对建筑物的冲击压力。在进行的模型试验中，观察到的建筑物损坏可分为柱子和楼板的表面剥落、柱子损坏和建筑物损坏。根据试验结果，讨论了建筑物在颗粒流冲击下的潜在损坏机制。此外，还考虑了颗粒流强度、建筑结构损伤、建筑物水平变形、建筑构件损伤状态，提出了包含无损伤及轻微损伤、轻微损伤、中度损伤、严重损伤、倒塌五种状态的建筑物损伤分类系统。
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图表
图：模型试验装置、砾石和建筑模型的照片：(a)模型试验装置的照片；(b)砾石和建筑模型的照片
图：试验编号52、61、63、71的柱子和楼板表面剥落照片：(a)D = 3.0 cm，V = 0.0244 m3，L = 0.35 m，θ = 0°，建筑物为两层建筑（试验编号52）；(b)D = 3.0 cm，V = 0.0488 m3，L = 0.35 m，θ = 0°，建筑物为一层建筑（试验编号61）；(c)D = 3.0 cm，V = 0.0488 m3，L = 0.35 m，θ = 90°，建筑物为一层建筑（试验编号63）；（d）D = 3.0 cm，V = 0.0488 m3，L = 0.35 m，θ = 45°，建筑物为两层建筑（试验编号71）
图：试验编号38、56、65、68获得的柱损伤照片：(a)D = 3.0 cm，V = 0.0244 m3，L = 0.05 m，θ = 45°，建筑物为单层建筑（试验编号38）；(b) D = 3.0 cm，V = 0.0488 m3，L = 0.05 m，θ = 45°，建筑物为单层建筑（试验编号56）；(c) D = 3.0 cm，V = 0.0488 m3，L = 0.05 m，θ = 45°，建筑物为两层建筑（试验编号65）；（d）D = 3.0 cm，V = 0.0488 m3，L = 0.20 m，θ = 45°，建筑物为两层建筑（试验编号 68）
图：试验65号（D = 3.0 cm，V = 0.0488 m3，L = 0.05 m，θ = 45°，建筑物为两层建筑）得到的砾石冲击下建筑物的破坏过程：（a）不同时刻得到的柱子破坏照片；（b）不同时刻得到的砾石（及建筑物）速度分布图（注：绿色箭头方向和长度分别代表砾石（及建筑物）速度的方向和大小）
图：现有研究报告的建筑物损坏情况：（a）Li 等人（2020 年）报告的柱子损坏情况；（b）Di Perna 等人（2023 年）报告的建筑物损坏情况
图：建筑物阻挡对砾石平均速度的影响：(a)建筑物与斜槽脚之间的水平距离(L)对平均速度的影响；(b)建筑物朝向(θ)对平均速度的影响；(c)楼层数对平均速度的影响
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结论
本文介绍了颗粒流冲击下框架结构建筑破坏行为的模型试验。在模型试验中，监测了建筑物的变形和破坏过程，并收集了建筑物及其构件的损伤特征。根据试验结果，分析了颗粒流冲击下建筑物的潜在损伤机制，并进一步提出了损伤分类系统。根据研究结果，得出以下结论。
(1) 在72个模型试验中，有49个试验观察到建筑物损伤。建筑物的损伤可分为柱和楼板表面剥落、柱损坏和建筑物损坏。结果表明，建筑物损伤受颗粒流特性（即直径和体积）和建筑物（即位置、方向和楼层数）的影响。此外，建筑物的阻碍改变了颗粒流的路线和沉积结构，降低了速度的大小。
(2) 损伤机理分析表明，当冲击压力和弗劳德数较小时，柱子和楼板发生表面剥落，当冲击压力和弗劳德数较大时，柱子和建筑物均发生损伤。冲击压力和弗劳德数随砾石直径和体积的增加而增大，随距斜槽脚距离的增加而减小。损伤特征受建筑物朝向（影响受冲击柱子的数量）和楼层数（例如，两层框架对柱子的约束比一层框架对柱子的约束更强）的影响。
(3) 基于试验结果和机理分析，建立了颗粒流冲击下建筑物的损伤分类体系，总结了每种损伤状态下的损伤特征和相应的试验方案。在该分类体系下，根据颗粒流强度、建筑结构损伤、建筑水平变形、建筑构件损伤情况，可将建筑损伤分为无损伤、轻微损伤、轻微损伤、中度损伤、严重损伤、倒塌五种状态。
需要指出的是，模型试验进行了较大简化，试验结果仅作为初步结论。一些局限性值得进一步研究。例如，试验仅针对一种框架结构，而工程实践中可能遇到各种类型的建筑；此外，对建筑损伤特征的研究仅是定性的，而基于应力、应变和变形综合监测的定量力学分析有限。
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参考文献
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