近日，我院地质工程专业博士研究生张建磊和导师程谦恭教授、博士研究生李艳等人合作撰写的论文“Mechanism of liquefaction mitigation by rectangular closed diaphragm walls in sloping liquefiable deposits”，在国际著名学术期刊《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》上发表。SDEE是国际岩土地震工程领域老牌权威学术刊物，刊登与土动力学、地震工程和岩土地震工程领域密切相关的学术论文。根据中国科学院2020年12月最新升级版SCI期刊分区，该期刊属于“地球科学综合”类与“工程地质”类二区；JCR-Q2区，2019年影响因子为2.637。
格栅式地下连续墙是一种新型桥梁基础，适用于大跨度的跨江和跨海大桥。根据对美国和日本发生的一些大地震震后液化场地的调查，该基础具有良好的抗液化性能，但目前国际关于格栅式地下连续墙基础抗液化机理的研究却很少。论文利用OpenSees软件（开源），基于离心机振动台试验建立有效应力模型，研究格栅式地下连续墙基础抗液化机理（图1）。数值建模过程中重点考虑模型边界、基础-土体接触面以及顶部自由水体（图2）模拟。模型边界选用优化自由场边界，该边界是由作者在已有自由场边界的基础上进行优化建立的；基础-土体接触面选用能够考虑液化影响的P-y、T-z以及Q-z弹簧模型（图1），该接触面能够有效地模拟基础与土体之间的动力相互作用以及土体超孔隙水压力对接触面的影响；自由水体选用特殊的孔隙水压力边界和节点力以及集中质量模拟。根据离心机振动台试验结果验证模型的可靠性，在此基础上研究不同振幅作用下格栅式地下连续墙基础在可液化场地的抗液化性能，并揭示其抗液化机理。研究表明格栅式地下连续墙抗液化的主要原因是：（1）限制土芯中土体的剪切应变，进而抑制超孔隙水压力的产生；（2）墙体具有隔水作用，阻断近场地孔隙水向土芯迁移，减轻了土芯土体液化（图3）；（3）抵抗地基的侧向流动，减小大变形引起的破坏；（4）土芯土体减小了基础的竖向和侧向变形，减小了上部结构的位移。
该论文揭示了格栅式地下连续墙基础的抗液化机理，对该基础的抗震设计以及工程应用具有重要的指导意义。
据悉，程谦恭团队在国内最早致力于格栅式地下连续墙桥梁基础研究，自2003年以来，先后有5名博士10余名硕士通过室内试验、数值模拟以及理论分析等方法研究格栅式地下连续墙基础的静力和动力承载机理。目前，程谦恭团队在此研究领域已出版专著2部，在国内外著名学术期刊发表SCI论文10余篇，EI论文30余篇。
论文信息：
Jian-Lei Zhang, Qian-Gong Cheng, Yan Li, et al. Mechanism of liquefaction mitigation by rectangular closed diaphragm walls in sloping liquefiable deposits. Soil Dynamics and Earthquake Engineering 142 (2021) 106582.
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S026772612100004X
图 1 格栅式地下连续墙基础数值模型
图 2 自由水体模拟示意图
图 3 超孔隙水压力迁移示意图
