《Results in Materials》：Behavior of Masonry Walls under Reverse Fault Rupture: Foundation and Non-foundation Comparisons
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本研究针对逆断层错动对无筋砌体(URM)墙的破坏机制，通过1:10缩尺物理模型试验，系统对比了带基础与无基础砌体墙在60°倾角逆断层作用下的变形响应。研究采用数字图像相关(DIC)技术监测断层破裂路径，发现浅埋刚性基础可使墙体旋转减少38%、沉降降低65%，显著改善土-结构相互作用。成果为断层带砌体结构抗震设计提供了重要实验依据。
在地震活跃区域，逆断层错动引发的地表破裂对砌体结构构成严重威胁。历史震害调查显示，1999年土耳其科卡eli地震和集集地震中，断层错动导致大量砌体建筑倒塌。特别是无筋砌体(URM)结构，因其抗拉强度低、延性差，在断层错动作用下易发生脆性破坏。目前针对断层-结构相互作用的研究多集中于基础或简化构件，缺乏对土-基础-墙整体系统的实验研究，更未见针对砌体材料相似律缩尺的断层试验报道。
为填补这一空白，研究团队在《Results in Materials》发表论文，首次采用1:10缩尺的天然洞石砌体墙模型，通过精心设计的弱化砂浆（剪切强度0.03 MPa）模拟真实砌体力学行为。试验在长2.2 m×宽0.8 m×高1.2 m的断层模拟箱中进行，采用60°倾角逆断层，最大错动量110 mm（相当于原型1.1 m）。研究创新性地将数字图像相关(DIC)技术与矿物学分析（XRD/SEM）结合，实时追踪断层破裂路径与应变场演化。
关键技术方法包括：① 几何相似比λ=1:10的缩尺模型设计，采用菲鲁兹库赫砂(相对密度Dr≈80%)模拟地基土；② 高分辨率DIC系统（Vision Strain Gauge软件）实现全场位移监测；③ 扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析砂土矿物组成；④ 定制砂雨装置控制土层均匀压实。
3.1 自由场试验
通过无结构物干扰的自由场试验，精准定位断层出露点位于距左侧边界800 mm处。DIC分析显示最大地表沉降发生在断层尖端上方，形成明显剪切带，为后续墙体定位提供基准。
3.2 带基础砌体墙的逆断层效应
基础的存在使断层破裂路径发生偏转，剪切带绕过基础边缘。在110 mm错位下，墙体旋转仅5°，沉降12 mm。基础通过应力重分布降低墙底剪应变浓度，但基础边缘出现局部支撑丧失现象。
3.3 无基础砌体墙的逆断层效应
无基础墙体随土体同步运动，旋转达8°，沉降26 mm。剪切带直接穿透墙底，导致更大幅度的变形。DIC应变场显示剪应变值达0.095，远高于带基础工况的0.065。
3.4 基础效应量化对比
带基础工况使墙体旋转减少38%，沉降降低65%，剪切带长度缩短27%。基础将破裂角从45°提升至52°，显著改善结构性能。列表对比显示基础对各项参数的改善率。
3.5 变形指数分析
无基础墙体的变形指数随错动量快速增长，而带基础墙体呈现平稳上升趋势，证明基础有效延缓变形发展。
3.6 归一化旋转/沉降
归一化处理进一步证实基础对旋转和沉降的控制作用，差异值(Δ)随错动量增大而减小，体现基础随变形发展的持续效用。
研究结论表明，浅埋刚性基础通过三重机制提升砌体墙抗断层性能：① 偏转破裂路径，减少直接冲击；② 重新分布应力，降低局部应变集中；③ 提供整体刚度，控制微分沉降。矿物学分析揭示，砂土中方解石破碎和云母滑移是基础下支撑丧失的微观成因。
该研究首次实现从矿物组成到宏观响应的多尺度验证，为断层区砌体结构设计提供实验依据。提出的基础优化方案可应用于历史建筑加固与新建工程，对提升地震区工程韧性具有重要实践价值。未来研究可扩展至不同土质、基础形式及动态离心机试验，进一步深化断层-结构相互作用认知。
