2012年意大利Pieve di Cento地震诱发超孔隙水压力的确定性数值分析及其对土壤液化的影响

本研究针对2012年意大利地震引发的Po河谷广泛液化现象，通过松散耦合（loosely coupled）与完全耦合（fully coupled）动态模型，定量分析了Pieve di Cento场地的超孔隙水压力比（ru）。结果表明两种方法在合理校准下均可精准预测地震诱导的孔隙水压力变化及液化损伤，同时揭示了土-结构相互作用对孔隙压力累积的影响，为液化风险评估提供了重要理论依据。

　　

2012年5月20日，意大利艾米利亚-罗马涅地区发生6.1级浅源地震，Po河谷大面积砂质土层出现喷砂冒水、地面开裂等典型液化现象，导致建筑物倾斜和功能丧失。这一事件罕见地展示了意大利地震液化灾害的广泛性，但现有预测模型在复杂土体响应和结构相互作用方面存在局限性。为此，参与欧洲LIQUEFACT项目的研究团队选取Pieve di Cento作为典型案例，通过多尺度数值模拟揭示了地震诱发孔隙水压力的生成机制。

研究采用确定性分析方法，结合现场勘察与实验室数据，先后开展一维和二维非线性动态分析。关键技术包括：1）基于DeepSoil软件的松散耦合模型，通过应变累积关系预测孔隙压力；2）采用高级本构模型（如塑性模型）的完全耦合有效应力分析，实现应力-应变与孔隙压力的同步求解；3）将Mirandola台站记录的地震动反演至基岩后重卷积为场地输入；4）对比自由场与含建筑（独立基础/筏板基础）条件下的土-结构相互作用效应。

1D非线动态分析
一维分析表明，松散耦合模型（基于修正的Seed简化法）与完全耦合模型（采用PM4Sand本构）均能准确捕捉10米深度内的超孔隙水压力比（r_u≈0.9）的剧烈上升。液化层作为“地震滤波器”显著削减地表加速度峰值，这一发现解释了部分建筑因早期液化反而减轻惯性损伤的现象。

2D非线性分析
二维模型进一步揭示土-结构相互作用对孔隙压力分布的扰动：建筑荷载使地基土体有效应力增加，导致与非承重区相比r_u降低15%-20%。筏板基础通过均布荷载抑制局部液化，而独立基础则加剧差异沉降风险。

结论与意义
该研究证实，经校准的松散耦合模型可替代计算密集型完全耦合方法，为工程实践提供高效工具。同时，土-结构相互作用会显著改变孔隙压力场，提示传统自由场分析可能低估建筑周边液化风险。成果发表于《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》，不仅为2012年地震灾害提供机理解释，更为液化敏感区的建筑抗震设计提供了理论支撑。Lucia Mele和Fausto Somma特别指出，后续研究需结合更大规模建筑群模型，以量化群体效应对区域液化潜能的影响。