近日，304永利集团官网入口施斌教授团队在国际地学权威期刊 Geophysical Research Letters上发表研究论文 “Nature-based Profiling of Subsurface Soil Stiffness Driven by Tidal Forces”，提出了一种利用自然潮汐力对土层变形模量剖面测定的新方法。博士研究生方可为论文第一作者，施斌教授和谭道远副教授为共同通讯作者。
自然潮汐力引发“土层潮汐”
在河口三角洲地区，海洋潮汐不仅驱动河流水位变化，也引起地下水孔隙压力的周期性波动。依据太沙基有效应力原理，孔压变化会导致土层发生微小形变。长期以来，这种“土层潮汐”现象缺乏有效的原位观测手段。
针对这一问题，施斌教授团队自主研发了具有微应变级精度的超弱光纤光栅地层形变感知系统，并在长江口指南村首次捕捉到由潮汐诱发的地下周期性应变响应，即“土层潮汐”现象（Shi et al. 2023）。研究进一步表明，这种自然循环荷载下的微小形变可用于土层变形模量的剖面原位测定，其测定方法原理见图1。
图1 潮汐力作用下土体变形模量剖面感测原理
潮汐力驱动的“天然加载实验”
根据分布式光纤应变与孔隙水压力原位感测数据，研究团队创新性地将潮汐力视作天然和可重复的循环荷载源，提出了潮汐力驱动下的原位应力–应变分析方法。通过比对不同深度处的孔压变化与土层应变，绘制出了连续的地层变形模量剖面图（图2），实现了土层变形模量剖面连续和高分辨率的原位刻画。
图2 河口区钻孔全断面地层变形模量剖面图
理念突破与研究意义
该方法突破了钻孔取样或原位主动加载测试地层变形模量的传统理念，利用自然潮汐力对剖面地层变形模量进行连续的分布式原位测试，避免了常规的钻孔取样扰动和原位主动加载难以测试深部地层力学性质的致命缺陷。利用自然力原位测试地层的力学性质，这是在测试理念上的一次大突破，而高精度的分布式光纤感测手段的突破，为利用自然力的测试提供了强有力的利器。可以预见这一研究成果为地质和岩土工程领域中的土力学测试开辟了一条新的途径，应用前景十分广阔。
本研究得到国家自然科学基金重点项目（42530708, 42030701）、青年基金（42407250）、江苏省自然科学基金（BK20241211）及中央高校基本科研业务费（14380226）资助。
论文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025GL118702
相关研究：
Shi, B., Zhang, C. C., Fang, K., Shi, S., Wei, G., & Hoitink, A. J. F. (2023). Soil stratum tides. Geophysical Research Letters, 50(1), e2022GL101621. https://doi.org/10.1029/2022GL101621
