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[新华日报]“岩土研究”深处,他为建筑结构抗震制定标准

时间:2021-02-03 来源:18luck新利手机版新华日报 作者: 摄影: 编辑: 上传:
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□ 本报记者 谢诗涵 通讯员 朱琳

面朝广袤的“土地”,背靠厚实的“根基”,40年来,18新利官网登录岩土工程研究所陈国兴教授,一直埋首于土动力学与岩土地震工程研究,紧跟国家重大工程需求。他研究的“岩土”来自祖国各地,却最终“走向”世界顶尖。

建筑结构设计是否考虑到建筑抗震的要求,对建筑物的抗震能力有着直接的影响。陈国兴的研究正是探索地震波在土壤中的传播规律,为结构抗震设计提供依据,保证工程结构的安全。2020年底,他所提出的一种通用的非线性场地地震反应分析弱耦合有效应力法,成为我国学者自1960年代初开始研究岩土地震工程以来,首次在国际一流期刊发表场地非线性地震反应分析方法的基础理论论文。

“一些建筑结构因地震本身遭到破坏,还有不少建筑结构则是因为地基本身存在问题,如砂土液化。由于孔隙水压力上升,有效应力减小,砂土从固态变成液态,这种砂土液化现象在地震时可能大规模发生并造成严重危害。”陈国兴回忆,在他还没有读研之前,印象中的几次重大地震都是因为砂土液化造成了不可挽回的重大生命财产损失。这也坚定了陈国兴从事饱和砂土液化研究的决心。

上世纪80年代中期,陈国兴开始了在中国地震局工程力学研究所的研究生时光,深受砂土液化研究先驱者之一谢君斐导师的影响,他对饱和砂土动力学行为特征研究更加情有独钟。对于砂土液化判别,国际上使用的标准方法一直是美国学者提出的基于循环应力比概念的所谓“简化方法”;而国内则沿用谢君斐于1974年创立的“基于现场试验和地震烈度的经验方法”。50年间,从事砂土液化研究的专家们始终未能走出这两种方法的范式框架。直到2019年,陈国兴提出了基于二元介质理论的饱和砂类土地震液化评价的新方法,打破了砂土液化判别方法的国际范式,也同时打破了由自己导师创立的唯一标准。

在陈国兴实验室里,一排排摆放整齐的土壤样品清晰地标注着它们的来路:地铁、高铁、港口、北京平原、福州盆地、南海岛礁……虽然是基础研究,但陈国兴时常提醒自己和团队成员:“我们的研究有没有解决国家重大工程问题?”在陈国兴的实验室和研究实践中,答案已经很明显。

1995年暑期,陈国兴刚来南京建筑工程学院(现18新利官网登录),实验室里的研究对象主要集中于城市岩土,这和当时城市化迅速发展的现实密不可分,“城市地下空间结构地震反应特性与抗震设计”也成为陈国兴研究的重要方向之一。

实验室2米多高的振动台里,南京地铁车站、北京地铁车站、南京长江漫滩等地的砂土时常“光顾”,它们陆续甚至反复“走进”陈国兴的研究中,伴随他开展了城市地下结构地震反应与分析方法研究等多项试验,系统揭示了地铁地下结构地震反应规律、抗震性能和动力损伤机制等。

2012年,党的十八大报告提出了海洋强国战略,陈国兴便带领团队开展海洋土基本动力特性与海洋重大工程场地地震效应研究。他多次走到“中国及领区地震震中分布图”前,渤海海域、琼州海峡、金塘海峡、南沙群岛……国家战略所需皆是研究之所。

做实验时“埋”在土里,研究面向最广阔的“大地”,难怪陈国兴自诩“土教授”,他说自己研究的对象是“岩土”,做科研用的也是“土办法”。他曾奔赴灾区,历时6年,累计行程约1万公里,终铸就53.4万字的《汶川地震中小型水库震害与数据库》;也曾实地考察汕头海湾海底隧道、甬舟跨海高铁、苏通长江大桥、南京长江二桥等工程建设,为工程抗震设计提供了重要依据。

“只要不出差,待得最多的地方就是实验楼,家反倒成了旅馆。”陈国兴笑着调侃。从事科研工作以来,陈国兴拿过不少荣誉和奖励,但他最钟爱的奖是“江苏省五一劳动奖章”。因为最好的科研方法是坚守在不停的脚步里,坚守在日积月累的岁月里。

2021年2月3日新华日报第13版   http://xh.xhby.net/pc/layout/202102/03/node_13.html#content_885733