波浪可引起海床复杂动力响应，导致土颗粒间有效应力下降，严重时可造成海床液化现象。液化后的海床几乎失去承载力，对海工结构物的基础稳定性造成危害。波浪作用下海床动力响应及液化是海洋工程领域重要的研究方向之一。前人已在波致海床液化方面累积了大量研究成果，但这些研究大多集中于均匀海床，对于非均匀海床液化关注较少。由于粒径分选和组分差异，现实中的海床一般为非均匀的，这其中贝壳-砂质非均匀海床是常见的一种，我国沿海尤其是福建、广东等地沉积了厚达十余米的贝壳砂。因此，对于贝壳-砂质非均匀海床液化的研究具有十分重要的意义。

        课题组与丹麦科技大学海岸工程团队合作，基于物理模型试验，使用三种沉积物：粉砂（silt，d50 = 0.070mm）、粗贝壳（coarse seashell，d50 = 2.87mm）和细贝壳（fine seashell，d50 = 1.46mm），对波浪作用下贝壳-砂质非均匀海床动力响应及液化问题开展了研究。研究设计了三种实验工况：纯粉砂，粉砂与粗贝壳混合，粉砂与细贝壳混合。实验表明，贝壳砂含量对于波浪作用下海床液化的影响非常显著。贝壳砂海床的液化敏感性随贝壳砂含量的增大而减弱，当贝壳含量（SC）超过某个值后海床不再发生液化。基于本实验研究，贝壳砂海床液化临界点确定为贝壳砂含量SC≈30%（图1）。基于实验结果，研究给出了一个可以用于快速判断贝壳-砂质非均匀海床液化可能性的预估表（表1）。对于非均匀海液化深度的详细判定，则需要引入非均匀海床弹性模量及其他海床参数，在此基础上使用课题组开发的非均匀海床动力响应WINBED数学模型做精准预测。

        上述研究成果近日发表在海岸工程领域著名期刊《Coastal Engineering》上，标题为“Wave-induced liquefaction in a silt and seashell mixture”，课题组隋倜倜老师为文章第一作者。课题组与丹麦科技大学海岸工程团队保持长期交流合作，2017-2020年隋倜倜老师赴丹麦科技大学从事博士后研究，2020年7月和2022年5月课题组分别邀请David R. Fuhrman教授和B. Mutlu Sumer教授开展线上讲座。课题组今后将与丹麦科技大学海岸工程团队加强学术联系，并深化科研合作。

图1. 波浪作用下非均匀海床液化实验布置图

图2. 液化持续时间（Tl）随贝壳砂含量（SC）的变化

表1. 快速判断贝壳砂海床液化可能性预估表

论文信息：

Titi Sui, Ozgur V.S. Kirca, B. Mutlu Sumer, Stefan Carstensen, David R. Fuhrman. (2022). Wave induced liquefaction in a silt and sea shell mixture. Coastal Engineering, 104215.