基于PFC3D的滑坡与建筑物相互作用过程研究

王泽华*,李 昺,邢 磊,龚文平

(中国地质大学(武汉) 工程学院，湖北 武汉 430074)

我国滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害频发，2020年全国共发生各类地质灾害7 840起，其中滑坡4 810起，崩塌1 797起，泥石流899起，累计造成139人死亡，直接经济损失达50.2亿元[1]。滑坡严重危及着人民生命安全，并对建筑物等基础设施造成巨大破坏[2-3]。滑坡在运动过程中与建筑物之间具有复杂的相互作用机制，由于建筑物的强度不同，建筑物所承受的滑坡冲击强度也不同，因此建筑物会发生不同程度的破坏[4-5]。目前，滑坡灾害中建筑物易损性的研究经历了从区域滑坡到单体滑坡、从理论推导到数值模拟的过程，并取得了较为丰富的研究成果。研究滑坡冲击作用下建筑物的不同破坏形式具有重大的科学意义和应用价值，对我国滑坡灾害治理和风险评价同样具有重大的工程意义。

现有的滑坡作用下建筑物破坏行为的评估方法可大致分为3类：①基于滑坡灾害指标的方法，如Uzielli等[6]和Kaynia等[7]提出一种滑坡灾害中建筑物易损性定量评估模型，认为建筑物损伤程度为滑坡冲击强度与建筑物抵抗灾害能力的乘积，并探讨了该模型的适用性；Li等[8]在前人研究的基础上，提出一种基于滑坡强度和建筑抵抗灾害能力的建筑物易损性定量评估模型，将建筑损伤程度定义为滑坡强度I和建筑抗灾能力R的函数，但参数指标定义主观性较大。②基于建筑物受损历史数据的方法，如Jakob等[9]提出了滑坡冲击强度指数IDF理论，基于66个滑坡灾害案例计算出建筑物的损伤概率，但该方法仅适用于特定地质灾害，且没有考虑建筑物结构类型，忽略了滑坡与建筑物的相互作用过程。③基于建筑物破坏机制的方法，如Liu等[10]通过LS-DYNA模拟了滑坡运动过程，并采用有限元模型计算了建筑物结构响应，分析了建筑物破坏机理；Feng等[11]采用元素侵蚀算法模拟了建筑物破坏过程，定性分析了建筑物破坏程度，但未真实模拟建筑物的破坏特征，未考虑建筑物的不同破坏形式。

本文的研究重点是模拟滑坡与建筑物的相互作用过程和分析滑坡冲击作用下建筑物的破坏形式，而离散元方法(Discrete Element Method,DEM)可以实现上述研究目标。离散元方法是由Cundall等[12]在1979年创立的一种基于颗粒相互接触关系和相互作用的数值模拟方法。PFC3D作为一种成熟的离散元数值模拟软件，能较为真实地反映岩土体滑移及分离等大变形情况，可有效模拟滑坡与建筑物的相互作用过程。因此，本文利用PFC3D离散元数值模拟软件，参考Luo等[4]的研究内容，建立了与其相同的滑坡-建筑物数值模型，探究了建筑物强度与滑坡冲击强度对建筑物破坏形式的影响规律，模拟了滑坡与建筑物的相互作用过程，观察并记录建筑物的破坏形式，并通过对比分析建筑物不同破坏形式和建筑物不同位置构件所受滑坡冲击力随时间的变化情况，研究了滑坡与建筑物的相互作用过程。

1 数值模型构建

本节介绍了滑坡-建筑物数值模型的构建方法，并通过三维直剪数值试验、单轴压缩数值试验和巴西劈裂数值试验进行参数标定，确定合适的滑坡-建筑物数值模型和接触细观参数，为分析滑坡与建筑物的相互作用过程提供数据基础。

1. 1 数值模型建模过程

为了研究滑坡与建筑物的相互作用，本文参考了Luo等[4]研究中建立的滑坡-建筑物数值模型，如图1所示。本研究中的滑坡尺寸、建筑物结构类型及尺寸均与Luo等[4]研究中的滑坡-建筑物数值模型保持一致，以保证模型的适用性。本文采用的滑坡-建筑物数值模型由滑坡和建筑物两部分组成，并导入PFC3D数值模拟软件中，如图2所示。

图1 Luo等[4]建立的滑坡-建筑物数值模型

图2 本文采用的滑坡-建筑物数值模型

滑坡体数值模型由尺寸为18 m×30 m×35 m的三棱柱颗粒体系组成。建筑物数值模型的结构形式为典型的框架结构，包含墙、板、柱等构件。建筑物在垂直于滑坡冲击方向上共有3跨，每跨长度为3 m，在平行于滑坡冲击方向上共有2跨，每跨长度为4 m，建筑物层数为3层，每层层高为3 m。规定在垂直于滑坡冲击方向上，距离滑坡最近的3根立柱为建筑物第1排立柱，沿滑坡冲击方向的立柱分别为建筑物第2排与第3排立柱。由于离散元三维数值模拟计算量较大[13]，因此在精细化模拟时需要考虑计算效率[14-15]，故将建筑物数值模型设置为由半径为0.1 m的颗粒紧密排列组成，且未对钢筋进行建模；墙与板的厚度为0.2 m，柱的尺寸为0.4 m×0.4 m×3 m，如图3所示。将建筑物置于水平居中位置，使建筑物在滑坡运动过程中受到的冲击力较均匀。

图3 本文采用的建筑物数值模型

目前采用PFC软件模拟松散土体时多选用接触黏结模型(linearcbond)[16-18]，对于建筑物混凝土的模拟多选用平行黏结模型(linearpbond)[19-21]。对于构建的滑坡-建筑物数值模型颗粒体系，首先通过有限计算步数循环计算，以消除颗粒间内力，达到均匀孔隙率；然后设置重力加速度，计算消除颗粒间的内力至平衡状态；最后删除包裹滑坡体颗粒体系的墙体，使滑坡体在重力作用下滑动并冲击建筑物模型。

1. 2 模型接触细观参数选取

PFC软件模拟滑坡与建筑物的相互作用过程时，滑坡运动特征和建筑物破坏形式很大程度受到颗粒间接触细观参数取值的影响。然而颗粒间接触模量、摩擦系数、黏结强度等接触细观参数与岩土体黏聚力、内摩擦角、弹性模量等宏观物理力学参数之间存在非常复杂的对应关系，目前没有可靠的校核标准和理论，因此需要进行参数标定。颗粒间接触细观参数往往是通过试错过程进行确定的[22-23]，当参数标定得到的结果与岩土体宏观物理力学参数较为吻合时，便可将对应的颗粒间接触细观参数用于后续滑坡与建筑物相互作用过程的数值模拟[24-25]。

为了探究建筑物强度对建筑物破坏形式的影响规律，本文设置了5组模拟试验，假定滑坡体颗粒半径在0.2～0.4 m范围内呈正态分布。对于墙与板等非承重构件，根据《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)(2015年版)，采用C30混凝土的物理力学参数进行赋值。但考虑到建筑物立柱等承重构件中存在钢筋，钢筋对构件有增强作用，故立柱的强度应大于墙和板的强度。由于缺乏具体钢筋混凝土强度的数据资料，本文对5组模拟试验中建筑物立柱的强度分别设置为C30混凝土强度的1.5倍、2倍、2.5倍、3倍、3.5倍，分别对应于最小、较小、中等、较大、最大5种不同建筑物强度的数值模型。在模拟过程中发现滑坡启滑10 s后滑坡运动速度开始减小，对建筑物的冲击力也开始减小，不再产生新的破坏。因此，在数值模拟中主要观察前10 s内滑坡与建筑物的相互作用过程，并观察记录建筑物的破坏形式。

此外，为了探究滑坡冲击强度对建筑物破坏形式的影响规律，设置了4组数值试验。根据已有关于滑坡冲击特征的研究，不同颗粒级配的滑坡体产生的冲击力不同，且滑坡体颗粒半径越大，滑坡的冲击力越大[26-27]。因此，本文通过改变滑坡体颗粒半径来模拟不同冲击强度的滑坡。建筑物立柱强度为3.5倍C30混凝土强度，即为上组模拟试验中的最大建筑物强度，4组数值模拟中滑坡体颗粒半径分别取0.2～0.4 m、0.3～0.6 m、0.4～0.8 m、0.5～1.0 m，观察前10 s内滑坡与建筑物的相互作用过程，并观察记录建筑物的破坏形式。

为了获取滑坡体接触细观参数，本文采用三维直剪数值试验对其黏聚力c和内摩擦角φ进行参数标定。表1为三维直剪数值试验试样的接触细观参数，图4(a)为试样在100 kPa、200 kPa、300 kPa、400 kPa4种法向应力下的剪切应力-剪切位移曲线，图4(b)为试样在4种法向应力下的抗剪强度值，通过线性拟合可绘制试样的τ-σ曲线，并求出试样的黏聚力c为17.3 kPa、内摩擦角φ为20.1°。可见，参数标定结果与岩土体物理力学参数基本相符，因此表1中试样的接触细观参数可用于滑坡数值模拟。

表1 三维直剪数值试验试样的接触细观参数

图4 三维直剪数值试验参数标定

为了获得建筑物接触细观参数，根据已有学者对参数标定的研究工作[18,23-25]，建筑物受滑坡冲击作用过程中同时存在受压破坏和受拉破坏，故本文采用单轴压缩数值试验对其弹性模量E和单轴抗压强度σc进行参数标定，同时采用巴西劈裂数值试验对其抗拉强度σt进行参数标定，确定合理的建筑物接触细观参数。图5为单轴压缩数值试验和巴西劈裂数值试验的PFC3D数值模型。采用平面墙体代替加载板，上下墙以恒定速率进行加载来进行模拟试验。

图5 单轴压缩数值试验和巴西劈裂数值试验的PFC3D 数值模型

本文对建筑物数值模型中的墙板构件和立柱构件分别进行参数标定，表2为单轴压缩数值试验和巴西劈裂数值试验试样的接触细观参数，图6为单轴压缩数值试验和巴西劈裂数值试验的应力-应变曲线。图6中E为弹性模量(GPa)，UCS为单轴抗压强度(MPa)，σt为单轴抗拉强度(MPa)。对于墙板构件，参数标定结果与C30混凝土抗压强度设计值fc=14.3 MPa、弹性模量Ec=30.0 GPa、抗拉强度设计值ft=1.43 MPa基本相符；同时，5种强度的立柱构件参数标定结果也与设计值基本相符。因此，表2中试样的接触细观参数可分别应用于建筑物数值模型中墙板构件和立柱构件的数值模拟。

表2 单轴压缩数值试验和巴西劈裂数值试验试样的接触细观参数

图6 单轴压缩数值试验和巴西劈裂数值试验的 参数标定

2 建筑物强度对滑坡冲击作用下建筑物破坏形式的影响研究

本节主要探究建筑物强度对滑坡冲击作用下建筑物破坏形式的影响规律，模拟滑坡与建筑物的相互作用过程，观察并记录建筑物的破坏形式，并从建筑物不同位置立柱所受滑坡冲击力的角度对其进行机理分析。为了探究建筑物强度对建筑物破坏形式的影响，不同数值模拟中滑坡体接触细观参数取值相同。

2.1 不同强度建筑物立柱所受滑坡冲击力分析

对于强度最小、强度中等和强度最大的建筑物，底层第1排4根立柱所承受滑坡冲击力随时间的变化情况，见图7。

图7 不同强度建筑物前排4根立柱所承受滑坡冲击力 随时间的变化情况

由图7可知：滑坡冲击建筑物时，由于3种建筑物强度下建筑物前排4根立柱在初次滑坡冲击后立即破坏，所承受的滑坡冲击力均达到峰值后急剧下降；随着建筑物强度逐渐增大，建筑物所承受的峰值滑坡冲击力逐渐增大。

对于建筑物底层第1、2、3排外侧的3根立柱所承受滑坡冲击力随时间的变化情况，见图8。

图8 不同强度建筑物侧面3根立柱所承受滑坡冲 击力随时间的变化情况

由图8可知：滑坡冲击建筑物时，由于建筑物外侧3根立柱在初次滑坡冲击后立即破坏，强度最小和强度中等的建筑物所承受的滑坡冲击力均在达到峰值后急剧下降；强度最大的建筑物外侧第1排立柱受滑坡冲击后立即破坏，其所承受的滑坡冲击力达到峰值后急剧下降，而强度最大的建筑物外侧第2、3排立柱在滑坡冲击作用下未发生破坏，其所承受的滑坡冲击力达到峰值后随滑坡运动速度减小而逐渐下降，未出现急剧下降的现象。

2. 2 不同强度建筑物的破坏过程分析

滑坡冲击作用下不同强度建筑物的破坏过程，见图9。

强度最小的建筑物受滑坡冲击作用的破坏过程如图9(a)所示。由图9(a)可知：建筑物底层立柱先后受滑坡冲击作用发生破坏，建筑物整体受重力作用，直接向下坍塌；建筑物第二层立柱受滑坡冲击作用发生破坏的特征与底层相似，建筑物剩余部分持续坍塌直至完全破坏，呈现整体坍塌的破坏形式。

强度较小的建筑物受滑坡冲击作用的破坏过程如图9(b)所示。由图9(b)可知：建筑物底层立柱先后受滑坡冲击作用发生破坏，随后建筑物第二层前排立柱受滑坡冲击作用发生破坏；以滑坡运动方向反向为前，建筑物受重力影响，具有前倾失稳趋势，建筑物第二层第2、3排立柱先后受滑坡冲击作用发生破坏，建筑物向后倾倒，随着滑坡对建筑物冲击作用的减弱，建筑物第三层前排立柱未发生破坏，建筑物呈现向后倾倒的破坏形式。

强度中等的建筑物受滑坡冲击作用的破坏过程如图9(c)所示。由图9(c)可知：建筑物底层立柱先后受滑坡冲击作用发生破坏；随后建筑物第二层前排立柱受滑坡冲击作用发生破坏，第2、3排立柱部分发生破坏，建筑物前倾失稳，建筑物呈现向前倾倒的破坏形式。

强度较大的建筑物受滑坡冲击作用的破坏过程如图9(d)所示。由图9(d)可知：建筑物底层立柱先后受滑坡冲击作用发生破坏；随后建筑物第二层前排立柱受滑坡冲击作用部分发生破坏，剩余部分保持稳定，建筑物呈现局部构件破坏形式。

强度最大的建筑物受滑坡冲击作用的破坏过程如图9(e)所示。由图9(e)可知：建筑物底层前排立柱受滑坡冲击作用发生断裂，建筑物第2、3排立柱未发生破坏；建筑物第二层立柱未发生破坏，整个过程中建筑保持稳定，未发生倒塌，仅有局部构件发生破坏。

3 滑坡冲击强度对滑坡冲击作用下建筑物破坏形式的影响研究

在上节研究的基础上，本节主要探究滑坡冲击强度对滑坡冲击作用下建筑物破坏形式的影响规律。为了探究滑坡冲击强度对滑坡冲击作用下建筑物破坏形式的影响规律，在不同数值模拟试验中将滑坡体颗粒半径设置为不同取值，建筑物的接触细观参数设置为相同取值。

3.1 不同滑坡冲击强度下建筑物中立柱所承受滑坡冲击力分析

当滑坡体颗粒半径分别为0.2～0.4 m、0.3～0.6 m和0.5～1.0 m时，建筑物底层第1排4根立柱所承受滑坡冲击力随时间的变化情况，见图10。

图10 不同滑坡冲击强度下建筑物前排4根立柱所 承受滑坡冲击力随时间的变化情况

由图10可知：在所有模拟工况中，建筑物前排4根立柱均在初次滑坡冲击后立即发生破坏，其所承受的滑坡冲击力均在达到峰值后急剧下降；随着滑坡冲击强度的增大(即滑坡体颗粒半径增大)，滑坡滑移至建筑物时所需的时间缩短、速度增大，建筑物所承受的滑坡冲击力峰值变大。

对应的建筑物底层第1、2、3排外侧的3根立柱所承受滑坡冲击力随时间的变化情况，见图11。

图11 不同滑坡冲击强度下建筑物侧面3根立柱所 承受滑坡冲击力随时间的变化情况

由图11可知：当颗粒半径为0.2～0.4 m的滑坡体冲击建筑物时，建筑物外侧第1排立柱受滑坡冲击后立即发生破坏，滑坡冲击力达到峰值后急剧下降，而建筑物外侧第2、3排立柱在滑坡运动过程中未发生破坏，所受滑坡冲击力在达到峰值后随滑坡运动速度减小而逐渐下降，未出现急剧下降现象；当颗粒半径为0.3～0.6 m或0.5～1.0 m的滑坡体冲击建筑物时，由于建筑物外侧3根立柱在初次滑坡冲击后立即发生破坏，其所承受的滑坡冲击力均在达到峰值后急剧下降。

3. 2 不同滑坡冲击强度下建筑物的破坏过程分析

不同滑坡冲击强度下建筑物受滑坡冲击作用的破坏过程，见图12。

图12 不同滑坡冲击强度下建筑物受滑坡冲击作用的 破坏过程

当颗粒半径为0.2～0.4 m的滑坡体冲击建筑物时，建筑物的破坏过程见图12(a)。由图12(a)可知：建筑物底层前排立柱受滑坡冲击作用发生断裂，建筑物中第2、3排立柱未发生破坏；建筑物中第二层立柱未发生破坏，整个过程中建筑保持稳定，未发生倒塌，呈现局部构件发生破坏的形式。

当颗粒半径为0.3～0.6 m的滑坡体冲击建筑物时，建筑物的破坏过程见图12(b)。由图12(b)可知：建筑物底层立柱均先后受滑坡冲击作用发生破坏；随后，建筑物第二层前排立柱受滑坡冲击作用发生破坏，第2、3排立柱部分发生破坏，建筑物前倾失稳，呈现向前倾倒的破坏形式。

当颗粒半径为0.4～0.8 m的滑坡体冲击建筑物时，建筑物的破坏过程见图12(c)。由图12(c)可知：建筑物底层立柱受滑坡冲击作用发生破坏；随后，建筑物第二层前排立柱受滑坡冲击作用发生破坏，建筑物受重力影响有前倾失稳破坏趋势；建筑物中第二层第2、3排立柱先后受滑坡冲击作用发生破坏，建筑物发生向后倾倒，随着滑坡对建筑物冲击强度的减弱，建筑物中第三层前排立柱未发生破坏，呈现向后倾倒的破坏形式。

当颗粒半径为0.5～1.0 m的滑坡体冲击建筑物时，建筑物破坏过程见图12(d)。由图12(d)可知：建筑物底层立柱先后受滑坡冲击作用发生破坏，建筑物整体受重力作用，直接向下坍塌；建筑物中第二层立柱受滑坡冲击作用发生破坏的特征与底层相似，建筑物剩余部分持续坍塌直至完全破坏，呈现整体坍塌的破坏形式。

4 讨 论

为了探究滑坡冲击作用下滑坡与建筑物的相互作用规律，本节围绕滑坡平均运动速度、建筑物破坏形式和建筑物破坏程度三方面内容展开讨论。

4. 1 滑坡平均运动速度变化分析

不同建筑物强度和滑坡冲击强度对滑坡平均运动速度的影响规律，见图13。

图13 不同建筑物强度和滑坡冲击强度下滑坡平均 运动速度随时间的变化情况

图13(a)为不同建筑物强度下滑坡平均运动速度随时间的变化情况。由图13(a)可知：大约在t=4.5 s时，滑坡与建筑物发生碰撞，碰撞时5组模拟中滑坡平均速度几乎相同;由于建筑物的阻碍作用，导致滑坡运动速度随时间逐渐减小，其中整体坍塌破坏的建筑物对滑坡运动的阻碍作用最小，局部构件破坏的建筑物对滑坡运动的阻碍作用最大，向后倾倒破坏和向前倾倒破坏的建筑物对滑坡运动的阻碍作用次之。

图13(b)为不同滑坡冲击强度下滑坡平均运动速度随时间的变化情况。由图13(b)可知：由于滑坡体颗粒半径不同，在不同数值模拟试验中滑坡撞击建筑物时滑坡的平均运动速度不同；虽然在不同冲击力的滑坡作用下建筑物的破坏形式和破坏程度不同，但在不同数值模拟试验中滑坡平均运动速度的减小趋势相似，建筑物对于具有不同冲击力滑坡的阻碍作用也几乎相同。

4. 2 建筑物破坏形式对比

表3总结了在探究建筑物强度对滑坡冲击作用下建筑物破坏形式的影响规律时，建筑物的破坏过程和破坏形式。

表3 不同建筑物强度下建筑物受滑坡冲击作用的破坏过程和破坏形式对比

由表3可知：在滑坡与建筑物相互作用过程中，强度最小的建筑物发生整体坍塌破坏；强度较小的建筑物发生向后倾倒破坏；强度中等的建筑物发生向前倾倒破坏；强度较大和最大的建筑物发生局部构件破坏。

表4总结了在探究滑坡冲击强度对建筑物破坏形式的影响规律时，建筑物的破坏过程和破坏形式。

表4 不同滑坡冲击强度下建筑物受滑坡冲击作用的破坏过程和破坏形式对比

由表4可知：在滑坡与建筑物相互作用过程中，当滑坡体颗粒半径为0.2～0.4 m时，建筑物发生局部构件破坏；当滑坡体颗粒半径为0.3～0.6 m时，建筑物发生向前倾倒破坏；当滑坡体颗粒半径为0.4～0.8 m时，建筑物发生向后倾倒破坏；当滑坡体颗粒半径为0.5～1.0 m时，建筑物发生整体坍塌破坏。

基于上述建筑物破坏过程的描述与分析，发现当建筑物呈现整体坍塌破坏时，建筑物中所有立柱均在滑坡冲击作用下和建筑物坍塌过程中发生破坏；当建筑物呈现向后倾倒破坏时，建筑物中第一层立柱发生破坏，第二层3排立柱先后发生破坏；当建筑物呈现向前倾倒破坏时，建筑物中第一层立柱发生破坏，第二层前两排立柱先后发生破坏，而第3排立柱未发生破坏；当建筑物呈现局部构件破坏时，建筑物中只有第一层第1排立柱发生破坏，剩余立柱仍可以使建筑物保持稳定。因此，可以得出建筑物中立柱损毁情况的不同，将直接导致建筑物受滑坡冲击作用发生不同的破坏形式。

4. 3 建筑物破坏程度对比

指定建筑物中承重构件的变形情况，如立柱受滑坡冲击作用破坏后的平均位移，可以反映建筑物的破坏程度。通过探究建筑物强度对滑坡冲击作用下建筑物破坏形式的影响规律，发现建筑物强度越大，建筑物构件破坏后产生的平均位移越小，建筑物破坏程度越小，如图14所示。通过探究滑坡冲击强度对滑坡冲击作用下建筑物破坏形式的影响规律，发现滑坡体颗粒半径越大，即滑坡冲击强度越大，建筑物构件破坏后产生的平均位移越大，建筑物破坏程度越大，如图15所示。

图14 不同建筑物强度下部分立柱受滑坡冲击作用破坏后产生的平均位移随时间的变化情况

由图14和图15可知：建筑物破坏程度越大，建筑物中各立柱破坏后产生的平均位移曲线越接近，立柱破坏后的平均位移差越小[见图14(a)和图14(e)]；随着建筑物破坏程度减小，建筑物中各构件破坏后产生的平均位移曲线呈现不同的变化特征，即建筑物中不同排立柱破坏后的平均位移差越大，建筑物中同一排立柱破坏后的平均位移近似相同[见图14(b)、(c)和图15(b)、(c)]。

4. 4 滑坡灾害中建筑物防治措施建议

在滑坡冲击建筑物过程中，建筑物会发生不同形式并产生不同程度的破坏，进而威胁到人民的生命安全并带来经济损失，为此需要进一步探讨相应的防治措施。滑坡灾害中对于建筑物的防护工作，应结合滑坡具体特征以及建筑物规模和类型，提出具有针对性的建议。若滑坡影响范围内的建筑物数量少且经济效益低，建议政府组织当地人民搬迁至安全地带，保证人民的生命安全，同时减少滑坡灾害防治费用；若滑坡下方建筑物数量多且经济效益高，搬迁难度大，建议对滑坡进行合理有效的加固或整改措施，如使用锚杆锚索、设置抗滑桩对滑坡进行加固处理，增强滑坡的抗滑作用；对滑坡进行削坡处理，增强滑坡整体的稳定性。

图15 不同滑坡冲击强度下部分立柱受滑坡冲击作用破坏后产生的平均位移随时间的变化情况

5 结论与建议

为探究建筑物强度与滑坡冲击强度对建筑物破坏形式的影响规律，本文开展了一系列的滑坡冲击单体建筑物数值模拟研究，观察并记录滑坡与建筑物相互作用过程中建筑物的破坏形式，并从建筑物中不同位置的立柱所承受滑坡冲击力和产生位移的角度进行分析，解释了建筑物发生不同破坏形式的原因，揭示了建筑物的破坏机理，得到结论如下：

(1) 构建了滑坡-建筑物数值模型，通过三维直剪数值试验、巴西劈裂数值试验、单轴压缩数值试验标定了模型的接触细观参数。数值模拟结果表明：建筑物具有整体坍塌破坏、向前倾倒破坏、向后倾倒破坏、局部构件破坏4种破坏形式。在相同滑坡冲击强度情况下，强度越大的建筑物，其破坏程度越小；强度相同的建筑物，滑坡冲击强度越大，建筑物破坏程度越大。

(2) 滑坡与建筑物相互作用过程中，建筑物中发生破坏的立柱所承受的滑坡冲击力达到峰值后急剧下降；而建筑物中未发生破坏的立柱所承受的滑坡冲击力在达到峰值后呈下降趋势。

(3) 建筑物中立柱损毁情况的不同，直接导致建筑物受滑坡冲击作用发生不同的破坏形式。在滑坡冲击建筑物的过程中，随着建筑物中立柱破坏数量的增加，建筑物依次呈现出局部构件破坏、向前倾倒破坏、向后倾倒破坏、整体坍塌破坏的破坏形式。通过观察建筑物中立柱破坏后产生的平均位移变化，可以反映建筑物的破坏程度，在上述4种建筑物破坏形式中立柱破坏后产生的平均位移逐渐增大，说明建筑物的破坏程度依次增大。

本文所开展的滑坡冲击单体建筑物数值模拟对滑坡和建筑物进行了简化处理，主要采用均质的混凝土材料对建筑物进行建模及接触细观参数选择，同时所有模拟中建筑物均为框架结构，结构形式较为单一，且模拟中的滑坡为理想边坡，未考虑实际滑坡地形的影响。因此，在后续的研究中应考虑多种结构形式的建筑物，并考虑真实滑坡区域地形，研究滑坡运动冲击单体建筑物的动态过程和建筑物的破坏形式。此外，由于PFC3D软件模拟滑坡冲击建筑物过程的计算效率较慢，对计算机的性能要求较高，故在后续研究中可选取Massflow或光滑粒子流体动力学(SPH)对滑坡的运动过程和建筑物的破坏过程进行数值模拟，并从力学角度对建筑物的破坏原因及破坏形式进行精确分析。