2022 Bolton Seed Lecture---Jonathan Bray

1 引言

在即将举行的Geo-Congress 2022年度会议(2022年3月20-23日北卡夏洛特Charlotte, North Carolina)上，加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的Jonathan D. Bray教授(Ph.D., P.E., NAE, F.ASCE)将接受美国土木工程师协会ASCE之下的Geo-Institute颁发的H. Bolton Seed奖和演讲【[Update 岩土工程讲座] Bolton Seed Medal and Lecture 2022】，以表彰他对岩土地震工程的贡献。尽管目前没有正式地公布他演讲的题目，但估计最大可能展示的是他最具代表性的研究工作---估算液化引起的建筑物沉降(Simplified Procedure for Estimating Liquefaction-Induced Building Settlement)。

2 学术背景

• 1980---西点军校学士学位(B.S. in United States Military Academy, West Point)

• 1981---斯坦福大学结构工程硕士学位(M.Sc. in Structural Engineering at Stanford University)

• 1990---加州大学伯克利分校岩土工程博士学位(Ph.D. in Geotechnical Engineering at University of California, Berkeley)

Dr. Bray在UC Berkeley和普渡大学(Purdue University)讲授与岩土工程相关的课程，主要包括：

(1) 岩土和地质环境工程(Geotechnical and Geoenvironmental Engineering)

(2) 地基工程设计(Foundation Engineering Design)

(3) 高等试验土力学(Advanced Soil Mechanics Laboratory)

(4) 岩土力学的数值模拟(Numerical Modeling in Geomechanics)

(5) 高等岩土试验和设计(Advanced Geotechnical Testing and Design)

(6) 岩土地震工程(Geotechnical Earthquake Engineering)

(7) 高等地基工程(Advanced Foundation Engineering)

(8) 岩土工程(Geotechnical Engineering I and II)

(9) 理论土力学(Theoretical Soil Mechanics)

(10) 地震工程中的地基问题(Foundation Problems in Earthquake Engineering)

3 获得荣誉

加利福尼亚位于太平洋的火环区域，从最北部的阿拉斯加一直到最南部的智利, 该火环沿着整个太平洋海岸线运行，因此加州附近是一个地震特别活跃的地区，每年都会发生数十次强度不等的地震，这也为地震研究提供了非常好的成长机会。加州大学伯克利分校(UC Berkeley)是现代岩土地震工程的发源地，60多年来地震工程的研究一直处于全球领先地位。

Dr. Bray于1993年加入UC Berkeley, 是加州大学伯克利分校土木与环境工程系教授，这次获得的H. Bolton Seed奖以表彰他在岩土地震工程方面取得的成就，包括液化地面运动、地震场地反应、地震边坡稳定性、土-结构相互作用以及地表断层破裂。他被公认为是加州大学伯克利分校本科生和研究生的天才教师和导师，以及通过许多短期课程对专业人士进行职业教育的天才教育家。Dr. Bray除了本次获得的H. Bolton Seed Medal外，还获得过许多其它荣誉，包括：

(1) 2015年入选国家工程院(NAE), 以表彰他对地震工程的贡献以及在减轻地表断层、液化和地震边坡破坏方面的进步。(引用国家工程院原文: "For contributions to earthquake engineering and advances in mitigation of surface faulting, liquefaction, and seismic slope failure.")

(2) 2019年太沙基论文奖【太沙基论文奖(Karl Terzaghi Award) 1963-2021)】

(3) 2017年第25届Buchanan Lecture---Turning Disaster into Knowledge【岩土工程讲座: Buchanan Lecture】 

(4) 2013年Ralph B. Peck Award

其它一些与岩土工程紧密相关的奖项有：2019年的Osterberg Lecture, 2017年的Ishihara Lecture以及2015年的Sowers Lecture。

4 研究方向

Dr. Bray是一个多产的研究者和岩土工程师。作为研究者，他撰写了超过350篇研究论文；作为岩土工程师，他担任过许多重要工程项目和同行评审小组的顾问。他的大部分研究是为了应对大地震后出现的问题，主题包括液化对结构的影响、地球结构的抗震性能、地震地面运动和地震断层破裂的传播等。他创立并领导了美国国家科学基金会赞助的岩土工程极端事件勘察(GEER,Geotechnical Extreme Events Reconnaissance)协会。GEER组织和执行踏勘调查，在重要的极端事件(如地震、大规模滑坡和飓风)发生后，采集地面和建筑性能的关键岩土工程观测数据及其他易损数据。Dr. Bray也是CEC资助的开发天然气储存和传输系统地震风险评估工具项目的首席研究员。Dr. Bray的主要研究方向包括：

(1) 细粒土的液化标准

(2) 地震边坡位移过程

(3) 土石方坝和城市固体废物(MSW)填埋场的工程特性及其抗剪强度

(4) 近断层和脉冲地面运动的破坏性

(5) 地震后地表断层破裂及相应的岩土工程减灾措施

(6) CPT和循环测试表征土的沉积

(7) 动态土-结构相互作用(SSI)有效应力分析

(8) 液化诱发的剪切力对建筑物产生的沉降

(9) 使用离心机实验确定并评估剪切诱发和体积诱发的液化机制

(10) 使用离散元评估胶结砂颗粒破碎的应力特性

5 核心贡献

如引言中所述，Geo-Institute目前还没有公布Dr. Bray演讲的题目，不过个人预计他演讲题目的主题仍然是估算液化引起的建筑物沉降(Simplified Procedure for Estimating Liquefaction-Induced Building Settlement)，因为这是他研究生涯中，至少是他自己认为的最大贡献。这个贡献的核心点是：浅基础建筑物下面的砂土液化会造成建筑物的沉降和破坏。液化引起建筑物沉降的主要机理是剪切(Ds)、体积(Dv)和喷射(De)引起的地面发生变形。Dr. Bray开发了一个简化的程序估计液化时由剪切引起的地面变形，然后使用非线性动态土-结构相互作用(SSI)进行有效应力分析。详细的描述参看他的论文【Simplified Seismic Slope Displacement Procedures(2007), 25p】。

6 结束语

坦率地讲，Dr. Bray提出的液化沉降估算方法并不是一个特别新颖的东西，在工程实践中还没有得到的广泛的证实和普及。事实上，许多研究者对液化的水平位移和垂直沉降做了大量贡献，例如Cetin et al.(2004), Idriss and Boulanger(2006), Kayen et al.(1992), NCEER Workshop (1997),  Ishihara(2002), Youd et. al. (2002), Zhang, Robertson and Brachman(2004)等，其中，

(1) Robertson(2009) [University of Alberta, Canada]

(2) Idriss and Boulanger(2014) [UC Davis]

(3) Moss(2006) [UC Berkeley]

建议的沉降估算方法在北美实践的岩土工程中最为常用。液化沉降的详细分析分布在GeotechSet的《Liquefaction Analysis》数据集中，目前包括有196篇相关论文和2个专用的液化分析软件。