清華新聞網(wǎng)1月28日電 在2022年國(guó)際地震液化試驗(yàn)與分析計(jì)劃LEAP (Liquefaction Experiments and Analysis Projects)中，水利系張建民、王睿課題組在全球15個(gè)團(tuán)隊(duì)中實(shí)現(xiàn)對(duì)飽和砂土地基中結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的最佳預(yù)測(cè)。
國(guó)際地震液化試驗(yàn)與分析計(jì)劃LEAP是地震巖土工程領(lǐng)域一項(xiàng)重大國(guó)際合作計(jì)劃，針對(duì)砂土液化這一導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)震害的重要現(xiàn)象，測(cè)試和評(píng)價(jià)當(dāng)前先進(jìn)砂土本構(gòu)模型和數(shù)值仿真方法對(duì)砂土地震液化響應(yīng)及其對(duì)結(jié)構(gòu)影響的模擬能力。該計(jì)劃于2015年啟動(dòng)，目前已經(jīng)開(kāi)展五期，每期由全球約20個(gè)研究團(tuán)隊(duì)共同參加試驗(yàn)和背靠背預(yù)測(cè)。清華團(tuán)隊(duì)相關(guān)理論和技術(shù)在五期LEAP計(jì)劃中均表現(xiàn)出突出優(yōu)勢(shì)。
LEAP-2022計(jì)劃針對(duì)飽和砂土地基中樁板擋墻地震響應(yīng)，由五個(gè)研究機(jī)構(gòu)開(kāi)展了11組離心模型試驗(yàn)，并由參與計(jì)劃的數(shù)值分析團(tuán)隊(duì)在試驗(yàn)結(jié)果未知的條件下，利用各自團(tuán)隊(duì)的本構(gòu)模型和數(shù)值模擬方法對(duì)試驗(yàn)中地基和擋墻的響應(yīng)進(jìn)行背靠背預(yù)測(cè)。2023年1月26日，LEAP-2022官方公布了本期計(jì)劃中所有團(tuán)隊(duì)的預(yù)測(cè)與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比。
LEAP-2022計(jì)劃飽和砂土地基中樁板擋墻試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>
本期LEAP-2022計(jì)劃中，清華大學(xué)水利系團(tuán)隊(duì)利用原創(chuàng)的砂土液化大變形本構(gòu)模型和相適應(yīng)的流固耦合動(dòng)力數(shù)值仿真方法，對(duì)11組試驗(yàn)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。官方公布的預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，清華團(tuán)隊(duì)對(duì)于本次計(jì)劃的動(dòng)力離心模型試驗(yàn)擋墻位移平均預(yù)測(cè)誤差為8%，遠(yuǎn)低于美、歐、日等團(tuán)隊(duì)，凸顯了團(tuán)隊(duì)在砂土液化理論和數(shù)值模擬技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)。這次成功的預(yù)測(cè)是建立在團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期對(duì)砂土震動(dòng)液化的宏細(xì)觀(guān)現(xiàn)象、液化大變形本構(gòu)規(guī)律、產(chǎn)生機(jī)理、數(shù)學(xué)模擬和數(shù)值算法的系統(tǒng)研究基礎(chǔ)上取得的。
LEAP-2022計(jì)劃官方公布的全球各團(tuán)隊(duì)對(duì)11組試驗(yàn)預(yù)測(cè)相對(duì)誤差，左上為清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)（THU）結(jié)果
LEAP-2022計(jì)劃全球各團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè)平均相對(duì)誤差，最右為清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)（THU）結(jié)果
清華大學(xué)水利系張建民、王睿課題組長(zhǎng)期聚焦土動(dòng)力學(xué)與巖土地震工程研究，完成了砂土液化大變形本構(gòu)關(guān)系、土動(dòng)強(qiáng)度機(jī)理及破壞準(zhǔn)則等土動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論研究成果，建立了結(jié)構(gòu)與土體一體化抗震設(shè)計(jì)理論及方法，研發(fā)了針對(duì)巖土地震工程的高性能動(dòng)力流固耦合計(jì)算平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了超大規(guī)模結(jié)構(gòu)與土體靜動(dòng)力相互作用系統(tǒng)仿真。
這一系列成果已經(jīng)應(yīng)用到北京城市副中心綜合交通樞紐、ML水庫(kù)大壩、深圳至中山跨江通道、珊瑚砂島礁等重大工程設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)中。其中針對(duì)深圳至中山跨江通道西人工島工程，于施工前提交設(shè)計(jì)單位的分析報(bào)告中給出的變形預(yù)測(cè)，與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果吻合，相比傳統(tǒng)方法實(shí)現(xiàn)了變形預(yù)測(cè)精度提升一個(gè)數(shù)量級(jí)。團(tuán)隊(duì)砂土液化大變形本構(gòu)模型在LEAP計(jì)劃中得到了國(guó)際同行的認(rèn)可，被美國(guó)、希臘、加拿大、澳大利亞、伊朗、埃及和我國(guó)十余個(gè)單位學(xué)者應(yīng)用。參與本次LEAP-2022計(jì)劃研究的清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)成員還有水利系2020級(jí)博士生呼延彬和2019級(jí)余嘉軻。
供稿：水利系
編輯：覃霞
審核：曲田
