基于滑坡三维运动模拟仿真及建筑结构力学分析的建筑物易损性定量化评价研究

The quantitative vulnerability analysis of buildings is the most difficult point of landslide risk assessment. During the movement stage of landslide, the actions of impact and bury of the moving mass to the buildings are the critical factors of the risk, which cause the serious loss of economy of lives. The project focuses on the critical factors of the building damage, based on the field investigation, landslide science, mathematics and mechanics analysis, model test and numerical simulation, the 3D movement model of landslide is established. Besides, the erosion parameter of landslide to the loose material in the ground surface and rheological properties of moving mass are studied. The impact force, impact energy and depth of landslide in different positions within the influence area of sliding landslide are calculated as the strength parameters. The structural mechanics and elastic-plastic mechanics are used to research the maximum lateral impact force that the different kinds of buildings can support. The relationship between strength parameters of landslide and damage degree of buildings is obtained to evaluate the vulnerability of buildings quantitatively. The research has important theoretical and realistic significance for the quantitative risk forecast, mitigation and management of landslides.

建筑物易损性定量化评价是滑坡灾害风险研究的难点和关键点。滑坡体失稳后运动过程中对滑程内建筑物的冲击和掩埋是风险形成的关键因素，往往造成巨大的经济损失和人员伤亡。项目从滑程范围内建筑物破坏的关键因素出发，通过地质调查、滑坡学、数学力学分析、模型试验和数值模拟相结合的研究方法，建立滑坡三维运动学计算模型，并研究不同滑坡地质环境下，滑体对地表松散物的夹带参数和滑体物质的流变属性。模拟滑坡运动范围，计算不同位置处的冲击力、冲击能量和滑体厚度等作用强度指标。采用结构力学和弹塑性力学的方法，研究不同结构建筑物可以承受的极限侧向冲击力的计算模型，建立滑坡作用强度与建筑物的破坏程度关系式，定量评价滑坡滑动冲击作用下建筑物的易损性。研究成果对滑坡灾害风险定量预测、灾害风险减缓及管理有着重要的理论意义和现实意义。

建筑物易损性定量化评价是滑坡灾害风险研究的难点和关键点。滑坡体失稳后运动过程中对滑程内建筑物的冲击和掩埋是风险形成的关键因素，往往造成巨大的经济损失和人员伤亡。项目针对滑程范围内建筑物破坏的关键因素，通过地质调查、滑坡学、数学力学分析和数值模拟相结合的方法，研究不同滑坡地质环境下，滑体对地表松散物夹带的计算参数和滑体物质的流变属性，合理确定了滑坡运动学模型中动量守恒方程的滑动摩擦项；采用有限体积法，建立了基于三维地形局部坐标系的滑坡质量、动量和能量的守恒式，实现了三维地形条件下滑坡运动过程的计算。模拟滑坡运动范围，计算不同位置处的冲击力、冲击能量和滑体厚度等作用强度指标；采用结构力学和弹塑性力学的方法，考虑建筑物的结构几何要素、框架类型、结构布置、建筑材料的力学性能等指标，建立了不同结构建筑物可以承受的极限侧向冲击力的计算模型，提出滑坡作用强度与建筑物的破坏程度关系式。以萨尔瓦多El Picacho滑坡为例，计算滑坡冲击影响范围及滑坡速度及冲击力的空间分布，开展滑动冲击作用下建筑物易损性的定量评价。研究成果对滑坡灾害风险定量预测、灾害风险减缓及管理有着重要的理论意义和现实意义。在项目的资助下，发表高水平学术论文共7篇，其中EI检索4篇，SCI审稿后在修文章2篇。参与专著《水库滑坡运动与涌浪灾害研究》滑坡运动过程仿真计算相关内容的编写。