随着地下空间的开发与利用，地下结构的数量逐年增多，容易遭受地震作用的大型地下结构也越来越多，而地下结构赋存于岩土介质中，地震作用下的动态响应不同于地面结构。震害调查表明，地基土液化引起的结构破坏是震区地下结构与生命线工程等震害的主要形式。为分析地基土在设计地震作用下的液化规律以及影响因素，本文针对石家庄市滹沱河两岸细砂，利用北京工业大学与日本诚研舍合作、研制的“竖向－扭转双向耦合剪切仪”，模拟了复杂应力条件下砂土的液化过程。在试验研究的基础上，通过数值计算分析了地震液化过程中地基土的累积孔隙水压力增长与变化规律。上述研究工作的主要内容及结论为：（1）通过不排水循环扭剪试验，探讨了固结条件、颗粒级配等对砂土变形特征、孔隙水压力发展规律以及抗液化强度的影响。试验研究表明：随固结比的增加，变形以竖向累积为主，孔隙水压力峰值逐渐降低，动强度先增大后减小；动应力幅值对峰值残余孔隙水压力影响较小；归一化孔压比及归一化强度与平均应力无关，动强度随着平均应力的增大而增强；当动应力作用平面上有预剪应力的作用时，随主应力方向角的增大，土体剪切变形由循环效应转向累积效应。在均等固结条件下，不同颗粒级配土体的孔隙水压力发展模式有一定的相似性；颗粒越粗，其动强度越高。（2）进行了两种加载方式试验，一是只考虑远场地震剪切波的动扭剪试验，二是考虑近场竖向地震的轴向－扭剪双向耦合试验，试验结果表明，轴向－扭剪双向耦合条件下的土体动强度明显低于动扭剪试验结果，因此抗震设计中对近场地震引起的轴向动荷载应给予一定的考虑。（3）以某地铁车站为例，将传统的孔隙水压力增长模式与试验得出的孔隙水压力增长模式作为累积源项分别带入到二维固结有限元方程中，运用ADINA计算软件分析了地震作用过程中地基土的累积孔隙水压力增长规律及液化特征。计算结果表明：孔隙水压力峰值随土层深度的增加而增大，孔隙水压力比随深度的增加而减小，浅层的土体更容易发生液化。同一深度处，埋深小于等于车站结构中心的点，孔隙水压力峰值随离结构水平距离的增加而增大；埋深大于结构中心的点，孔隙水压力峰值随离结构水平距离的增加而减小。