周 潔，李澤垚,，田萬君，孫佳瑋

（1.同濟大學 地下建筑與工程系，上海 200092；2.中國建筑第二工程局有限公司，北京 100074）

在沿海城市地下空間的建設(shè)中，人工地層凍結(jié)法能起到加固土層、快速隔水止水的效果，常用于地鐵聯(lián)絡(luò)通道及地下泵房的建設(shè)。雖然人工地層凍結(jié)法是一種綠色工法，具有適用性強、無污染等優(yōu)點，但是凍結(jié)作用也會改變土體的物理力學性質(zhì)[1]，可能給隧道及相近建筑帶來地基承載力不足、變形加大等問題。

飽和粉細砂在河流沿岸廣泛分布[2]，是人工地層凍結(jié)法常常應(yīng)用的土層。目前國內(nèi)外針對凍融飽和砂動力學特性的研究有：嚴晗等[3]分析了凍融循環(huán)對青藏鐵路那曲段粉砂土的動模量和阻尼比的影響；何菲等[4]以青藏鐵路抗震為背景，基于低溫動三軸試驗儀分析了原狀凍土動彈性模量、阻尼比及其與振動頻率和試驗負溫的關(guān)系；唐益群等[5]立足于人工地層凍結(jié)法，采用動三軸系統(tǒng)進行凍融飽和粉砂的動力試驗，得到了軸向應(yīng)變與動孔隙水壓力密切相關(guān)，提高凍結(jié)溫度、增大振動頻率和圍壓、減小動荷載幅值都能顯著減小粉砂累積塑性變形的結(jié)論；JOHNSON 等[6]、孫靜 等[7]、LI JC 等[8]也做過凍融土動彈性模量與阻尼比等方面的研究。可以看出，當前國內(nèi)外針對凍融飽和粉細砂動力學特性的研究大多關(guān)注動彈性模量、阻尼比、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系等方面，對液化特性的研究相對較少。

南京砂是一種飽和片狀粉細砂，具有液化的可能[9]，在長江下游地區(qū)廣泛分布。研究凍融作用對南京砂液化特性的影響，有助于長江下游地區(qū)地鐵聯(lián)絡(luò)通道的人工地層凍結(jié)法的施工，有助于確保地鐵隧道及其聯(lián)絡(luò)通道的施工安全和使用安全。

本文以南京砂為研究對象，采用水積-飽和-凍融裝置制樣，并使用GDS動三軸系統(tǒng)，分別在地震和地鐵列車振動荷載2種類型荷載作用下進行動力試驗，研究凍融次數(shù)、凍結(jié)溫度、有效圍壓對南京砂液化特性的影響。

1 試驗材料與制樣

1.1 試驗材料

選用南京鼓樓區(qū)沿江地帶上元門地鐵站附近的南京砂為研究對象，該砂層屬于典型的河漫灘相土層，水環(huán)境沉積[2]。該區(qū)域地下水位高，砂層飽和，中密。南京砂的顆粒級配和形狀如圖1所示，其主要成分為石英碎屑，具有片狀結(jié)構(gòu)，各向異性，相較于普通圓粒砂更容易液化[10]?；疚锢碇笜艘姳?。

圖1 南京砂的顆粒特性

表1 南京砂基本物理性質(zhì)指標

1.2 制樣

試驗所用南京砂結(jié)構(gòu)性較強且相對松散，為保證片狀顆粒排列的結(jié)構(gòu)性，使用砂雨法進行重塑制樣。先將原狀樣進行烘干、過篩，然后進行制樣。砂雨法制樣裝置如圖2所示，制樣裝置由可調(diào)節(jié)落距和落量的撒砂裝置、水箱、可移動的小車平臺以及裝砂的雙瓣膜等組成。水箱的水位高于積砂試樣高度1 m[11-12]。為避免初始撒砂時粗粒與細粒砂的降落速率不同導(dǎo)致最先沉積的砂出現(xiàn)分選現(xiàn)象[13]，特設(shè)計制造了可移動的小車平臺，當撒砂經(jīng)歷一段時間（30 s）后，再將小車移動至積砂區(qū)進行積砂。試驗通過控制落距和落量可初步控制砂樣的密實度，再通過壓樣器精確控制土樣的密實度。試樣直徑39.1 mm，高度80 mm。壓樣完成后，將砂樣放入真空飽和器中飽和12 h。

圖2 砂雨法制樣裝置示意圖

對于不需凍融的試樣，飽和后可直接將試樣移至動三軸儀進行試驗。對于需要凍融的試樣，首先放在凍融裝置（如圖3所示）上進行預(yù)壓，打開裝置的排水通道，選用適量的砝碼為砂樣加載，砝碼加載荷重與該試樣擬進行三軸試驗的軸壓相匹配；其次預(yù)壓2 h 后關(guān)閉排水通道，將凍融裝置連同砝碼一起放入DW-40型低溫試驗箱中凍結(jié)24 h[5]；然后，在凍結(jié)結(jié)束后，立即取下保護模具，將試樣安放在動三軸儀上加載圍壓并等待融化；最后，待融化時間達到24 h 且土樣應(yīng)變不再增長時，便可施加振動荷載對砂樣進行不排水動三軸試驗。

圖3 凍融裝置示意圖

2 試驗方案

沿海地區(qū)地鐵及其聯(lián)絡(luò)通道的平均埋深為10～15 m，采用人工地層凍結(jié)法時凍結(jié)帷幕的平均溫度為-15℃[5]。絕大多數(shù)工況僅需要對地層進行1次凍結(jié)，極少數(shù)工況可能因為工程內(nèi)部原因需要對地層進行2次凍結(jié)，以對首次凍結(jié)時產(chǎn)生的問題加以彌補。下文僅考慮凍融1次、凍融2次的情況，不考慮更多次的凍融循環(huán)。

2.1 地震荷載作用下的試驗方案

地震具有爆發(fā)突然、持續(xù)時間短、振幅高的特點，試驗采用單向激振正弦波加載。以隧道埋深12.5 m 即圍壓250 kPa、反壓125 kPa、凍結(jié)溫度-15℃、動荷載振動頻率1 Hz、凍融1次的工況為基準，進行凍融次數(shù)、凍結(jié)溫度、有效圍壓對南京砂液化特性的影響試驗。液化破壞標準為雙幅應(yīng)變達5%[12]。試驗方案見表2。

表2 地震荷載試驗方案

模擬地震荷載的加荷類型為恒定的正弦式荷載。以A4 試樣為例，其動荷載時程曲線如圖4所示。

圖4 A4試樣動荷載時程曲線

2.2 地鐵列車振動荷載作用下的試驗方案

地鐵列車振動荷載的振幅相對較低，但作用時間長。地鐵列車本身具有自重，可將地鐵列車振動荷載模擬成動荷載基準值與動荷載幅值的疊加。現(xiàn)場資料顯示[14]，地鐵列車行進時對隧道周圍土體振動的頻率為0.2～2.0 Hz，地鐵列車振動荷載基準值約為30 kPa，動荷載幅值為10～20 kPa。試驗采用單向激振等壓固結(jié)。以隧道埋深12.5 m 即圍壓250 kPa、反壓125 kPa、凍結(jié)溫度-15℃、振動頻率1 Hz、動荷載基準值30 kPa、動荷載幅值為15 kPa、凍融1次的工況為基準，進行凍融次數(shù)、凍結(jié)溫度、振動頻率、有效圍壓對南京砂液化特性的影響試驗。液化破壞標準為雙幅應(yīng)變達5%[9]，試驗方案見表3。

試驗開始后，動荷載基準值在2 s內(nèi)加載完成。D4試樣的動荷載時程曲線如圖5所示。

3 地震荷載工況下的試驗結(jié)果

3.1 凍融循環(huán)對南京砂應(yīng)變、動孔壓發(fā)展規(guī)律的影響

在地震荷載工況下共進行了9個試驗（試驗編號A1-A9），以分析凍融循環(huán)對南京砂應(yīng)變、動孔壓發(fā)展規(guī)律的影響。圖6—圖8為圍壓250 kPa、凍結(jié)溫度-15℃、動荷載幅值75 kPa的地震荷載條件下的試驗結(jié)果。圖6為未凍融（A1）、凍融1次（A4）和凍融2次（A7）南京砂的軸向應(yīng)變時程曲線。由圖6可知：未凍融、凍融1次、凍融2次南京砂的液化循環(huán)振動次數(shù)分別為35，24 和22；經(jīng)過凍融的南京砂更容易液化，凍融次數(shù)越多，液化越容易，且首次凍融對南京砂的影響程度最大；在相同振動次數(shù)下，未凍融砂的動應(yīng)變（軸向應(yīng)變）值最小，凍融1次南京砂的動應(yīng)變值明顯大于未凍融砂且略小于凍融2次的南京砂，說明凍融循環(huán)可以降低南京砂的剛度；相同振動次數(shù)下，累計塑性量隨凍融次數(shù)的增多而增大，經(jīng)歷過凍融的南京砂更容易產(chǎn)生塑性變形。

表3 地鐵列車振動荷載試驗方案

圖5 D4試樣動荷載時程曲線

圖7為未凍融（A1）、凍融1次（A4）和凍融2次（A7）南京砂的動孔壓比時程曲線。南京砂動孔壓比增長曲線大致分為3個階段：①初始時期，1次振動下的平均動孔壓比增長迅速，隨著振動次數(shù)的增多，增長速率逐漸降低，同時1次振動下動孔壓比幅值也快速增長；②動孔壓比平穩(wěn)增長階段，這個階段1次振動下平均動孔壓比和動孔壓比幅值都平穩(wěn)增長，增長速率基本恒定；③當動孔壓比大約達到0.92時，土體進入臨近液化階段，該階段最大動孔壓比將會在0.95 左右保持不變，最小動孔壓比急劇上升，直至完全液化，且隨著振動次數(shù)的增多，1次振動下動孔壓比保持在最大動孔壓比的時間也增長。在整個試驗過程中，在相同振動次數(shù)下的南京砂，不論是平均動孔壓比還是動孔壓比幅值，未凍融時都最小，且凍融1次時明顯大于未凍融時且略低于凍融2次時。由此可見，凍融作用可以增大動孔壓對動荷載響應(yīng)的敏感度。

圖6 地震荷載工況下南京砂的應(yīng)變時程曲線

圖7 地震荷載工況下南京砂的動孔壓比時程曲線

圖8為未凍融（A1）、凍融1次（A4）和凍融2次（A7）南京砂的滯回曲線。由圖8可知：不論南京砂凍融與否，振動次數(shù)越多，滯回曲線的不對稱性越顯著。Figueroa 等[15]提出用滯回圈面積表征土體的能量耗散，將加載過程中所有能量耗散相加，即可得到土體液化所需的總能量。計算得到的未凍融、凍融1次、凍融2次南京砂的總能量耗散分別為1 271，977 和894 kJ·m-3，這說明經(jīng)歷凍融的南京砂需要消耗較少的能量便能發(fā)生液化，具有較差的結(jié)構(gòu)性，更易被破壞。

圖8 地震荷載工況下南京砂的滯回曲線

3.2 凍融次數(shù)對南京砂液化特性的影響

通常在飽和砂土液化試驗中，使用循環(huán)應(yīng)力比CSR表征砂土的液化特性。當試樣處于等壓固結(jié)時，循環(huán)應(yīng)力比CSR為土體最大往返剪應(yīng)力面上的循環(huán)剪應(yīng)力幅值τd與有效圍壓p′的比值[20]，即

式中：σd為動荷載幅值，kPa。

不同循環(huán)應(yīng)力比的地震荷載下，凍融次數(shù)與南京砂液化循環(huán)次數(shù)的關(guān)系如圖9所示。由圖9可知：凍融次數(shù)不多于2次時，相同凍融次數(shù)下，循環(huán)應(yīng)力比越大、液化循環(huán)次數(shù)越小，即南京砂越容易液化；相同循環(huán)應(yīng)力比的地震荷載下，南京砂的液化循環(huán)次數(shù)隨著凍融次數(shù)的增多而降低。這說明凍融循環(huán)可以削弱南京砂的抗液化能力，且凍融前后南京砂抗液化能力差距較大。

圖9 不同凍融次數(shù)下的液化循環(huán)次數(shù)（地震荷載）

3.3 凍結(jié)溫度對南京砂液化特性的影響

不同循環(huán)應(yīng)力比的地震荷載下，凍結(jié)溫度與南京砂液化循環(huán)次數(shù)的關(guān)系如圖10所示。由圖10可知：凍結(jié)溫度在-25～-5℃范圍內(nèi)，相同循環(huán)應(yīng)力比的地震荷載下南京砂的液化循環(huán)次數(shù)隨著凍結(jié)溫度的降低而減少。這說明凍結(jié)溫度越低，凍融循環(huán)后的南京砂越容易液化。

圖10 不同凍結(jié)溫度下的液化循環(huán)次數(shù)（地震荷載）

3.4 有效圍壓對南京砂液化特性的影響

不同循環(huán)應(yīng)力比的地震荷載下，有效圍壓與南京砂液化循環(huán)次數(shù)如圖11所示。由圖11可知：有效圍壓在100～150 kPa范圍內(nèi)，相同循環(huán)應(yīng)力比的地震荷載下有效圍壓越小的凍融南京砂所需的液化循環(huán)次數(shù)越少，這說明有效圍壓越小，凍融循環(huán)后的南京砂越容易液化。

圖11 不同有效圍壓下的液化循環(huán)次數(shù)（地震荷載）

3.5 地震荷載工況下南京砂的液化判別

黃永林[2]對南京砂液化特性的研究表明，Seed簡化判別法能有效地對南京砂的地震液化特性進行判別。

Seed簡化判別法通過對比場地不同深度的地震剪應(yīng)力τE與砂土地震荷載下的液化強度τs的大小判斷土體是否液化。深度為ds的地震剪應(yīng)力τE可以根據(jù)下式進行計算。

其中，

式中：amax為地表運動最大加速度，m·s-2；γ為上覆土層的天然重度，kN·m-3；g為重力加速度，m·s-2；K為深度折減系數(shù)[10]。

砂層的抗液化剪應(yīng)力τs可以由下式計算[2]。

式中：Cr為動三軸的應(yīng)力差別系數(shù)，文獻[11]建議南京砂取0.65；CRR為動三軸抗液化強度。

CRR可根據(jù)地區(qū)地震風險，采用一定荷載循環(huán)次數(shù)發(fā)生液化時的CSR表征[2，11]。以南京市為例，其地震設(shè)防烈度7級，設(shè)計基本地震加速度0.1g，CRR取值為南京砂循環(huán)加載12次發(fā)生液化時的CSR。

動三軸試驗結(jié)果表明，在南京市地區(qū)地鐵聯(lián)絡(luò)通道的埋深范圍內(nèi)（10～15 m），2次以內(nèi)的凍融循環(huán)都不能使南京砂在12個振動循環(huán)下達到液化。12.5 m埋深下南京砂的液化判別結(jié)果見表4。

表4 地震荷載下的液化判別結(jié)果

由表4可知，凍融循環(huán)能降低南京砂的抗液化能力。在南京地區(qū)，人工凍融南京砂在7級地震、0.1g地震加速度下依然不會產(chǎn)生液化，這說明南京地區(qū)地震荷載對南京砂凍結(jié)施工的潛在危險性較小。

4 地鐵列車振動荷載工況下的試驗結(jié)果

4.1 凍融循環(huán)對南京砂應(yīng)變、動孔壓發(fā)展規(guī)律的影響

圖12 地鐵列車振動荷載工況下南京砂的應(yīng)變時程曲線

地鐵列車振動荷載工況下共進行了9個試驗（試驗編號D1—D9），以分析凍融循環(huán)對南京砂應(yīng)變、動孔壓發(fā)展規(guī)律的影響。圖12—圖14為有效圍壓125 kPa、凍結(jié)溫度-15℃、動荷載基準值30 kPa、動荷載幅值15 kPa、頻率1 Hz的地鐵列車振動荷載條件下的試驗結(jié)果。圖12為未凍融（D1）、凍融1次（D4）和凍融2次（D7）南京砂的應(yīng)變時程曲線。由圖12可知：未凍融、凍融1次、凍融2次的南京砂液化所需的循環(huán)振動次數(shù)分別為841，594 和528；受動荷載基準值的影響，南京砂在振動初期便產(chǎn)生了約0.2%的應(yīng)變；與地震荷載下的試驗現(xiàn)象類似，地鐵列車振動荷載下也是經(jīng)歷過凍融的南京砂更容易液化，且凍融次數(shù)越多，液化越容易；首次凍融對南京砂的影響程度最深；凍融南京砂的剛度更低、更容易產(chǎn)生塑性變形。

圖13 地鐵列車振動荷載工況下南京砂的動孔壓比時程曲線

圖13為未凍融（D1）、凍融1次（D4）和凍融2次（D7）南京砂的動孔壓比時程曲線。由圖13可知：南京砂液化前的動孔壓發(fā)展規(guī)律與地震荷載大致相似，但土體達到液化條件后最小孔壓比依然會緩慢上升，并沒有產(chǎn)生急速上升的現(xiàn)象，說明地鐵列車振動荷載致使南京砂液化后，南京砂短時間內(nèi)還具有一定的強度。

圖14為未凍融（D1）、凍融1次（D4）和凍融2次（D7）南京砂的動荷載與軸向應(yīng)變的滯回曲線。由圖14可知：地鐵列車振動荷載下，未凍融、凍融1次、凍融2次南京砂液化所需的總能量分別為1 189，929 和857 kJ·m-3。這說明經(jīng)歷凍融次數(shù)越多，南京砂液化所需的能量越少，結(jié)構(gòu)性越差，越易被破壞。

圖14 地鐵列車振動荷載工況下南京砂的滯回曲線

4.2 凍融次數(shù)對南京砂液化特性的影響

在不同循環(huán)應(yīng)力比的地鐵列車振動荷載工況下，南京砂的液化循環(huán)次數(shù)與凍融次數(shù)的關(guān)系如圖15所示。由圖15可知：凍融次數(shù)不多于2次時，循環(huán)應(yīng)力比相同的地鐵列車振動荷載工況下南京砂的液化循環(huán)次數(shù)隨著凍融次數(shù)的增多而減少，且首次凍融時南京砂的液化循環(huán)次數(shù)降低得最為明顯。說明凍融循環(huán)可以削弱南京砂的抗液化能力，且首次凍融循環(huán)的影響最大。

圖15 不同凍融次數(shù)下的液化循環(huán)次數(shù)（地鐵列車振動荷載）

4.3 凍結(jié)溫度對南京砂液化特性的影響

在不同循環(huán)應(yīng)力比的地鐵列車振動荷載作用下，南京砂的液化循環(huán)次數(shù)與凍結(jié)溫度的關(guān)系如圖16所示。由圖16可知：凍結(jié)溫度在-25～-5℃范圍內(nèi)，相同循環(huán)應(yīng)力比的地鐵列車振動荷載工況下南京砂的液化循環(huán)次數(shù)隨凍融溫度的降低而減少。說明凍結(jié)溫度越低，凍融后的南京砂越容易液化。

圖16 不同凍融溫度下的液化循環(huán)次數(shù)（地鐵列車振動荷載）

4.4 振動頻率對南京砂液化特性的影響

在不同循環(huán)應(yīng)力比的地鐵列車振動荷載工況下，振動頻率與南京砂液化循環(huán)次數(shù)的關(guān)系如圖17所示。由圖17可知，振動頻率在0.2～2.0 Hz的范圍內(nèi)，相同循環(huán)應(yīng)力比的地鐵列車振動荷載下，南京砂的液化循環(huán)次數(shù)隨振動頻率的增高而減少。說明高頻振動更易使凍融后的南京砂發(fā)生液化。

圖17 不同振動頻率下的液化循環(huán)次數(shù)（地鐵列車振動荷載）

4.5 有效圍壓對南京砂液化特性的影響

不同循環(huán)應(yīng)力比的地鐵振動荷載下，有效圍壓與南京砂液化循環(huán)次數(shù)關(guān)系如圖18所示。

圖18 不同有效圍壓下的液化循環(huán)次數(shù)（地鐵列車振動荷載）

由圖18可知：有效圍壓在100～150 kPa范圍內(nèi)，相同循環(huán)應(yīng)力比的地鐵列車振動荷載下有效圍壓越小的凍融南京砂所需的液化循環(huán)次數(shù)越少。說明有效圍壓越小，凍融后的南京砂越容易液化。

4.6 地鐵振動荷載工況下南京砂液化的評價建議

與地震荷載持續(xù)幾十秒所不同，地鐵列車振動荷載會間歇式的持續(xù)十幾個小時，每天地鐵列車振動荷載的振動次數(shù)便能達到上萬次。倘若砂層透水性不足或排水通道不暢，地鐵列車振動荷載便有可能使南京砂發(fā)生液化。對于南京砂來說，采用人工地層凍結(jié)法可加劇其液化的可能，且凍融次數(shù)越多、凍結(jié)溫度越低，南京砂越容易液化。

綜合地鐵列車振動荷載下凍融對南京砂液化影響，提出如下工程建議：①凍結(jié)作用將加劇南京砂液化的可能，因此對于具有潛在液化的區(qū)域，每完成1次凍結(jié)施工，都應(yīng)該對南京砂進行液化判別與處理；②倘若砂層透水能力不足，或地鐵周圍滿布地下連續(xù)墻等隔水結(jié)構(gòu)，應(yīng)對南京砂進行更深度的防液化處理，且地鐵建設(shè)周圍區(qū)域要盡量保證排水通道的暢通。

5 南京砂凍融特性及液化機理

5.1 南京砂的凍融特性

南京砂具有一定的凍脹融沉特性。凍結(jié)完成后，使用游標卡尺對試樣進行測量，可以得到南京砂的凍脹率；試樣在動三軸儀上融化完成后，可根據(jù)動三軸試驗的應(yīng)變監(jiān)測結(jié)果求得南京砂的融沉率[16]。不同凍結(jié)溫度、有效圍壓、凍融次數(shù)下的試樣凍融特性見表5，有效圍壓為圍壓與反壓之差。

由表5可知：南京砂的凍脹率在3.3%左右，融沉率在3.7%左右。經(jīng)歷過1次凍融循環(huán)后試樣體積減小約0.5%，土體被壓縮，孔隙比降低；第2次凍融循環(huán)后試樣同樣會產(chǎn)生凍脹融沉，孔隙比進一步降低。

相比于粉土、黏土的凍脹融沉量（5%～7%）來說[17]，南京粉細砂的凍脹融沉相對較小。這是粉細砂毛細水含量相對較少，無法產(chǎn)生強烈的分凝凍脹作用所致。較大的圍壓、較高的凍結(jié)溫度都會使凍脹融沉減小。但總體來說，人工地層凍結(jié)法施工區(qū)域內(nèi)圍壓、凍結(jié)溫度、凍結(jié)次數(shù)發(fā)生變化時，南京粉細砂凍脹率、融沉率的變化幅度不大。有效圍壓、凍結(jié)溫度、凍結(jié)次數(shù)對南京粉細砂的凍脹融沉特性影響輕微。

表5 南京砂凍融特性

5.2 凍融作用影響液化特性的機理

凍融作用會對土體的顆粒特性、孔隙特性產(chǎn)生影響，從而影響其液化響應(yīng)。由于試樣在動三軸上融化并經(jīng)歷振動后，發(fā)生了液化破壞，無法及時對其顆粒特征和孔隙特征進行測量。因此，另外設(shè)置新試樣在凍結(jié)裝置上進行凍融，并測定凍融后試樣的顆粒特征見表6。由表6可知：凍融次數(shù)較多的南京砂的粒徑相對更小。

表6 南京砂凍脹融沉試驗后級配表

凍融南京粉細砂經(jīng)風干后使用壓汞試驗儀對其孔隙特征進行測定，結(jié)果如圖19所示。由圖19可知：南京砂的孔徑主要分布在10～100 μm范圍內(nèi)；凍融可以使粉細砂的大孔隙孔徑增大數(shù)量增多，小孔隙孔徑減小。

圖19 凍融砂土孔隙特征

土體凍結(jié)過程中，大孔隙中的自由水首先發(fā)生相變，體積膨脹從而產(chǎn)生凍脹力[1，17]。凍脹力使得大孔隙擴張，砂土顆粒以及含未凍水的小孔隙受到擠壓，顆粒變得破碎、小孔隙縮小[18]，同時破壞土體自身的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造。融化后，砂土在凍結(jié)時對孔隙的影響并不能完全消除；同時被凍結(jié)作用破壞的土體結(jié)構(gòu)、構(gòu)造也不能完全恢復(fù)，從而產(chǎn)生凍融南京砂粒徑減小、大孔隙孔徑增大、小孔隙孔徑減小的現(xiàn)象。粒徑減小、大孔隙孔徑增大致使凍融砂更易液化；小孔隙孔徑減小會抑制液化。然而由于粒徑減小、大孔隙增大對凍融南京粉細砂液化的影響更為明顯，凍融南京砂整體體現(xiàn)出更易液化的特性。

6 結(jié) 論

（1）在地震荷載和地鐵列車振動荷載作用下，凍融循環(huán)均會明顯降低南京砂的剛度和抗液化能力，首次凍融時降低得最為明顯；凍融南京砂更容易產(chǎn)生塑性變形，且凍融循環(huán)將增大南京砂動孔壓對動荷載響應(yīng)的敏感度。

（2）凍融次數(shù)、凍結(jié)溫度和有效圍壓均會影響凍融砂的液化特性。凍融次數(shù)越多、凍結(jié)溫度越低、有效圍壓越小，凍融粉細砂的結(jié)構(gòu)性越差，越易發(fā)生液化。

（3）人工地層凍結(jié)法會降低南京砂的液化強度，但南京地區(qū)地震荷載對南京砂凍結(jié)施工的潛在危險性較小。

（4）地鐵列車振動是南京砂的潛在液化源。人工地層凍結(jié)法加劇了地鐵列車振動荷載作用下南京砂液化的可能，且高頻振動更易使南京砂發(fā)生液化。凍結(jié)施工時，每次凍結(jié)施工完成后，都應(yīng)對南京砂進行液化判別與處理，并盡量保證排水通道的暢通。

（5）凍融循環(huán)會使南京砂粒徑減小、大孔隙孔徑增大、小孔隙孔徑減小，且凍融次數(shù)越多該作用越明顯。