Model tests of the failure behaviors of buildings under the impact of granular flow
01摘要
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建筑物作为滑坡影响下最常见的风险要素，其脆弱性评估对有效的滑坡风险评估具有重要意义。然而，在传统的脆弱性评价中，建筑物在滑坡作用下的破坏行为及相关机制往往被忽略。因此，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)作用下的破坏行为。在模型试验中，监测了建筑物的变形和破坏行为。用经验公式推导了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，观察到的建筑物损伤可分为柱和地板表面剥落、柱的损伤和建筑物的损伤。根据试验结果，探讨了建筑物在颗粒流冲击作用下的潜在损伤机制。在此基础上，考虑颗粒流强度、建筑物结构破坏、建筑物水平变形和建筑物构件破坏状态，提出了无破坏和极轻微破坏、轻微破坏、中度破坏、严重破坏和倒塌5种状态的建筑物损伤分类体系。
02图表
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03结论
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本文对框架建筑在颗粒流作用下的破坏行为进行了模型试验。在模型试验中，监测了建筑物的变形和破坏过程，采集了建筑物及其构件的损伤特征。基于试验结果，分析了建筑物在颗粒流冲击作用下的潜在损伤机制，并进一步提出了损伤分级体系。基于所呈现的结果得出以下结论。
(1) 72次模型试验中，有49次试验观察到建筑物损伤。对建筑物的破坏可分为柱和地板表面剥落、柱的破坏和建筑物的破坏。结果表明，颗粒流特性(直径和体积)和建筑物特性(位置、方向和层数)对建筑物的破坏有影响。此外，建筑的阻塞改变了颗粒流的路径和沉积形态，降低了流速的大小。
(2)损伤机理分析表明，当冲击压力和弗劳德数较小时，柱和楼板表面剥落;当冲击压力和弗劳德数较小时，柱和楼板表面剥落;冲击压力和弗劳德数均随砾石直径和体积的增大而增大，随距离斜槽趾部的距离减小而减小。受损特征受建筑朝向(影响撞击柱的数量)和楼层数(例如，两层框架的柱子约束比一层框架更强)的影响。
(3)根据试验结果和机理分析，建立了建筑物在颗粒流冲击下的损伤分类体系，总结了各损伤状态下的损伤特征和相应的试验场景。在该分类系统的背景下，根据颗粒流的强度、建筑物结构的破坏、建筑物的水平变形和建筑物构件的破坏状态，可以将建筑物的破坏分为五种状态，即无破坏和极轻微破坏、轻微破坏、中度破坏、严重破坏和倒塌。
需要指出的是，模型试验采用了显著的简化，从试验结果得出的结果被认为是初步的。一些局限性值得进一步研究。例如，只测试了一种类型的框架结构，而在工程实践中可能遇到各种类型的建筑;此外，仅定性研究了建筑物的损伤特征，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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