饱和砂土或粉土液化、软土大变形是两种典型地基灾变失稳现象。在我国沿海、沿江、沿湖地区广泛分布着软土,而这些地区多为发达地区,聚集在该区域的城市具有大量的地铁车站结构。目前,因软土力学性质的特殊性和复杂性,限于对软土场地地铁地下结构相互作用体系动力灾变机理的认识,现行相关抗震规范设计方面还不够完备,特别是与可液化砂土地基场地相比还较为粗泛,仅给出了若干定性、笼统的规定,尚缺乏更为深入和全面系统的研究,难以适应我国地铁建设的快速发展和满足对地铁地下结构抗震设计提出的新要求。因此,饱和软土场地中地铁车站结构动力灾变机理认识仍需要完善深入。本课题从已有研究成果现状和特点出发,主要研究工作如下:1.选取典型单层双跨地铁车站结构型式,开展了一组缩尺比例为1:30的饱和软土场地地铁车站结构地震反应振动台模型试验,测试了模型体系加速度反应特性、动孔压比反应特性、地表位移反应特性及土结界面接触土压力反应特性等动力响应指标,通过系列试验并对振动台实验数据进行分析,揭示了饱和软土场地地铁车站结构体系地震动力响应规律、破坏特征。2.基于u-p格式广义Biot固结理论和饱和两相多孔介质有效应力动力求解方法,建立可描述模型试验土骨架和孔隙水完全耦合的有效应力数值计算模型进行仿真,并将数值计算与模型试验结果进行对比分析,相互验证了数值模型的合理性和有效可靠性。针对计算模型和程序,由MATLAB与GID接口程序实现对OpenSEES求解平台计算结果输出相关数据自动提取和可视化后处理。3.基于模型试验验证的完全耦合有效应力数值求解方法,通过参数化数值外推,建立足尺描述的饱和软土场地地铁车站结构非线性相互作用体系精细化数值模型进行地震反应特性和灾变机理分析,其中土体采用多屈服面弹塑性本构模型,结构采用纤维截面弹塑性梁柱单元模型。4.采用“六因素、三水平”数值试验正交设计方案,选取地铁车站结构体系特征位置处位移、加速度、动孔压比、结构动内力等动力评价指标,结合多指标综合平衡法进行土性参数敏感性分析。进一步地,由模型体系特征动力响应指标分别对不同结构埋深、不同饱和软土夹层厚度和深度等复杂软土场地进行场地因素影响分析,全面深入系统地揭示饱和软土场地中地铁车站结构动力灾变机理和失效模式。5.通过对既定埋深结构完全耦合有效应力精细化有限元数值模型输入随机地震动(人工地震波由功率谱-三角级数法得出)计算得出其地震动力响应,以最大层间位移角作为地铁车站结构性能参数,获得随机地震动序列作用下的结构需求云图关系,基于概率地震需求模型分析方法对地铁车站结构绘制地震易损性曲线进行基于性能参数的易损性分析,并将基于概率表达形式的多水准易损性曲线转变为基于易损性指数的非概率单参数描述形式进行拓展分析,进而对不同场地类别工况及不同饱和软土夹层深度和厚度场地工况中地下结构抗震性能进行易损性评估。以上研究对于加深地铁车站结构地震灾害认识和促进岩土地震工程发展,并进一步指导饱和软土场地中地铁车站结构抗震设计具有理论科学价值和实践指导意义。