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南京地铁南北线隧道地基的地震液化问题

南京地铁南北线在建设过程中，面临着复杂的地质条件，其中隧道地基的地震液化问题是工程中不可忽视的重要风险之一。地震液化是指在地震动作用下，饱和砂土或粉土地基因孔隙水压力上升而失去承载力，呈现类似液体状态的现象，可能导致地基沉降、结构破坏等严重后果。

南京地处长江下游平原区，部分地区存在可液化土层，尤其在秦淮河谷及古河道区域，地基中广泛分布着松散的饱和粉细砂层，具有较高的地震液化潜力。南北线隧道穿越多个地质单元，部分区段埋置于可能发生液化的地层中，一旦遭遇地震，可能引发隧道基础失稳、上浮或不均匀沉降，威胁运营安全。

为应对这一问题，工程在勘察设计阶段采用了多种手段进行液化评估与处理。例如，通过标准贯入试验（SPT）、静力触探（CPT）等方法判定土层液化可能性t∕chts 20007-2019 公路桥梁缆索用锌-铝合金镀层钢丝，并结合数值模拟分析地震响应。对于可能存在液化风险的地基，采取了加密加固、设置排水体、换填非液化土、采用桩基穿透液化层等措施，有效提高地基稳定性。

综上所述，南京地铁南北线在规划与建设中高度重视地震液化问题，通过科学评估与工程治理相结合，保障了隧道结构在地震条件下的安全性与可靠性。

准确地判别地基土的液化情况。

南京地铁南北线典型土层如图1：I层为人工 填土；Ⅱ层以砂性土、粉土夹砂为主，细分为5个亚 层，分别表示为Ⅱ、Ⅱ、Ⅱ、Ⅱ、Ⅱs：Ⅲ层以粘性 土、粉土夹砂为主，细分为4个亚层，分别表示为 Ⅲ、Ⅲ、Ⅲ、Ⅲ；V层为土混卵砾石。 南京市地下水位埋深一般为13m左右。可见 Ⅱ层、Ⅲ层土在地震作用下均有液化的可能。

《铁路工程抗震设计规范》的液化判别

地基地震液化的判别包括标贯法和静力触探 法。由于经验公式依赖的现场资料主要是标贯锤 击数，标贯法的经验公式较静力触探的公式更完 善·因此本文采用标贯法进行判别。

临界标贯数N按下式计算：

根据在南京地铁南北线三山街一张府园段勘 察结果，按《铁路工程抗震设计规范》对3个孔进行 判别。初判土层为可液化土层，尚应按标贯法进行 判别。判别结果如表1（其中7度地震N。取8，地下 水位按1m计算）。由表可见，只有Ⅱ：层为液化土 层。

授 《铁路工程抗设计规范》标赁法液化判别

根据设防要求，试验的波形采用等幅的谐波， 等效循环数按地震的震级确定（7级为12次），频率 用1～2H2，地震方向按水平剪切波考虑。应力条 件主要用单向激振、均等固结时45°面上的应力来 模拟。由于地震的作用时间短，主震时间仅十几或 几十秒，地震产生的超孔隙水压力在此时间内来不 及消散，为此，实验来取不排水方法进行。 液化判别准则同时采用孔隙水压力或应变控 制标准，只要其一满足均认为已液化。

3.2试验土样的采集及制备

试验土样取自南京地铁南北线三山街至张府 园区间，取土孔深度约30m。实验时，将土削成高8 cm、直径3.91cm的土样，控制孔隙压力系数为 B>0.97.然后进行固结与预压

进行抗液化强度试验时，至少需对三个试样采 用同一压力固结，施加不同幅值的动荷载进行实 20 力，为土样的有效应力，N为循环数）；用相应震 级的等效循环作用次数N(7级地震为12次），在 各条关系线上找出对应的动应力，即为土的抗液化 强度。 由于土样与实际应力状态、相对密度还有一定 的差别，将试验结果应用于实际时应作适当的修 正。最后可以得到相对密度D.的计算深度处土的 抗液化强度值（如表2）。

Seed法得到地基深度h处由地震引起的剪应 力为：

Dr·h =0.65K· ma g

系、有效应力原理、土孔隙中流体平衡方程、渗流连 续性方程，可得到动力分析的平面应变的动Biot 固结方程：

式中：K。为深度修正系数；△h为土层厚度，amx为 地震加速度；g为重力加速度。 根据动三轴试验结果，并考虑区间隧道对地层 竖向压力的不利影响，得到地展加速度αm=0.1 g时地基的液化判别如表3。由表3可见，根据动三 轴的试验结果：按Seed法判别土层无液化产生

麦3Seed法液化判别结果

由土体平衡方程、变形几何关系、土体本构关 业

式中：uu为土体x、2向的位移；u为动孔压：入 G为Lame常数和剪切模量；p为残余孔压；K、K 分别为x、z向的渗透参数；u、α：为基岩的地展 加速度。 对上式进行八节点等单元的离散，用Wilsont ~8法对4t时段内的增量来求解。

4.1.2动力本构关系

采用Hardin一Drnevich骨架曲线，则：

式中：Y=t/G。称为参考应变；t为土的抗剪强 度；Dax为最大等效阻尼比，G。为最大动剪切摸 量。 加载、卸载准则采用Masing二倍法，即把骨架 曲线的尺度放大一倍作为卸荷和再加荷曲线，在荷 载转向点的切线斜率与骨架曲线原点切线斜率， 一 致。

采用徐志英对砂的经验公式：

分别采用唐山宁河的地展波、el一cen波、taft 波进行分析，并对其进行适当修正，使之在频谱、幅 值和历时方面与该场地相适应。

隧道开挖后，由于应力场的调整，在地震作用 下的液化情况与自由场大不一样。对多个断面分别 进行三种地震波的分析发现，唐山宁河波引起地层 的液化区最大，因此后续的计算中只列出地展波为

计算结果（见图2～3）。材料的计算参数见

注：表中警透系数按详勤报告 由图2～3可以看出，考虑隧道开挖以后，将在 隧道顶、拱腰、隧道底局部出现程度不同的液化，液 化区的大小与位置主要与土层及隧道埋深有关， 当隧道底板在Ⅱ：层且底部以下Ⅱ：厚度大于6m 时（Ⅱ。层较薄），靠近衬砌底板处的Ⅱ：层土将出

现局部液化区；其他则不会发生液化，或液化在隧 道顶坡拱腰，对工程影响不大。 由于该液化区对隧道的整体稳定有一定的影 响《组合结构桥梁用波形钢腹板 jt/t 784-2010》，建议在施工时可以通过盾构隧道底部的压浆进 行处理。

图3 液化区城图 考文 商

ound Layer Liquefaction in Nanjing

SheCaiguo （Nanjing Metro Corporation.Nanjing210024）

高速公路浆砌片石挡土墙施工技术交底AnAnalysisonFactorsAffactingTicket

(Shenzhen Metro Corporation,Shenzhen 518049)