随着我国“一带一路”倡议的提出和“海洋强国战略”的推进,尤其是21世纪海上丝绸之路的建设,海洋开发利用进入新阶段。我国南海和“一带一路”沿线海洋工程建设如火如荼。同时,我国南海和“一带一路”沿线许多区域处于太平洋板块、印度洋板块和欧亚板块交界处,受复杂地质构造运动的影响,这些区域时有地震发生。随着工程建设的快速进行,我国南海和“一带一路”沿线珊瑚砂地基和建筑抗震安全尤为重要。本文通过高精度工业CT扫描试验、振动台模型试验以及数值模拟相结合的方法,对地震作用下珊瑚砂地基-基础-上部结构动力响应特性进行试验和数值研究,探讨加速度峰值、相对密实度及砂土渗透特性等对地震动力响应的影响,对比分析珊瑚砂地基和福建砂地基液化特性及动力响应特性,为珊瑚砂地基工程抗震设计提供一定的参考依据。本文取得的主要成果如下:（1）开展了基于高精度工业CT技术的珊瑚砂土样三维无损扫描与重构试验。通过对振动台试验前后模型地基的取样分析,得到既能反映试验过程中实际颗粒排列,又能适用于工业CT扫描的试样。基于室内试验测得的孔隙率和颗粒级配分布曲线等参数对重构试样模型进行验证,对不同加速度峰值和不同取样位置处试样的颗粒和孔隙分布特征进行分析,研究发现珊瑚砂颗粒配位数大于福建砂,约为福建砂的1.14倍,相比振动加载前,输入地震动后珊瑚砂和福建砂颗粒配位数均发生较大程度的增大,0.2 g加速度峰值下两种砂颗粒配位数增大幅度相比0.1 g时更大。埋深较浅位置处珊瑚砂初始液化发生后颗粒配位数小于埋深较深位置处。珊瑚砂孔隙直径分布相比福建砂更不均匀,相比初始状态,0.2 g输入加速度峰值下珊瑚砂孔隙直径不均匀系数减小3.46%,福建砂减小6.94%,珊瑚砂孔隙直径不均匀系数的减小程度小于福建砂。（2）基于相似比设计方法,设计与开展了地震作用下不同密实度的珊瑚砂地基上三层框架结构的振动台模型试验,结合微观CT试验中的配位数、孔隙直径分布和孔隙距离等指标的变化,研究了两种砂场地模型地基的孔压、加速度、地表震陷和模型结构的加速度、弯矩、水平和竖向位移等动力响应,发现珊瑚砂场地超孔压比约为福建砂场地的80%～100%,超孔压比超过1.0后的珊瑚砂场地模型地基加速度响应大于福建砂场地,这种差异随地基埋深的增加逐渐减弱。0.2 g正弦波激励下珊瑚砂场地模型地基最终沉降小于福建砂场地,约为福建砂场地的52%～65%;2 s时刻珊瑚砂场地上部结构沉降小于福建砂场地,与珊瑚砂地基颗粒配位数增大程度小于福建砂相对应。（3）通过自制水位测量管,制备三种不同地下水位的珊瑚砂模型地基,开展了不同地下水位工况的地基-浅基础-上部结构相互作用振动台模型试验,对地基土和上部结构的地震响应进行了测试和分析,研究发现地基土超孔压比随水位升高逐渐增大,地下水位升高对模型地基加速度的传递有减小作用,上部结构沉降和水平位移随水位升高而增大。上部结构立柱应变随水位升高逐渐减小,与不同水位上部结构的加速度响应相对应。（4）基于有限差分软件FLAC3D,建立了地震动作用下珊瑚砂地基-浅基础-上部结构体系的动力响应数值分析模型。通过已开展的振动台模型试验结果对数值模型的正确性进行验证,在此基础上,分析了珊瑚砂地基和上部结构的动力响应特性,发现采用滞回阻尼算法表征珊瑚砂的剪切模量和阻尼比随循环剪切应变的变化,可以较好地描述珊瑚砂在地震作用下的能量吸收特性。建立的数值模型可以反映地震动作用下珊瑚砂地基-浅基础-上部结构体系的动力响应特性。相比静力状态,竖直方向上,地震作用下上部结构对地基竖向应力的影响范围明显增大。水平方向上,在距上部结构水平距离为1.5倍的筏板基础宽度时,地基竖向应力受上部结构影响几乎可以忽略。（5）开展了地震作用下珊瑚砂地基-桩基础-上部结构动力响应特性的模型试验研究,设置珊瑚砂与福建砂场地地震响应对比,四桩基础和九桩基础地震响应对比及0.1 g和0.2 g加速度峰值下地基-基础-上部结构地震响应对比,探讨砂土类型、桩数和加速度峰值对地基-基础-上部结构体系地震响应的影响,同时与前述浅基础振动台试验进行比较。得出桩间和桩侧珊瑚砂的超孔压比峰值约为福建砂的0.24～0.99倍。珊瑚砂场地上部结构水平位移、立柱和桩弯矩比福建砂场地小。桩数的增加会促进珊瑚砂场地超孔压比的发展,同时增大上部结构立柱的弯矩响应。0.2 g输入加速度峰值下九桩基础的珊瑚砂场地超孔压比发展速率明显大于浅基础,九桩基础的地基加速度峰值放大系数小于浅基础。浅基础的上部结构最终沉降和水平位移明显大于九桩基础。（6）基于振动台模型试验,采用FLAC3D,考虑珊瑚砂地基地震动过程中的剪切模量衰减,建立模拟珊瑚砂地基-桩基础-上部结构动力响应特性的数值分析模型,采用本文开展的振动台模型试验对其进行验证。基于验证的有限差分程序,分析不同桩长、不同桩径、不同珊瑚砂渗透系数、不同砂土密实度及不同加速度峰值对珊瑚砂地基-基础-上部结构地震响应体系的影响。结果表明,桩长和桩径大小对珊瑚砂地基-基础-上部结构体系的地震响应有较大影响,上部结构最终沉降随桩长和桩径的增大而减小,当地基密实度由32%增大至82%时,上部结构最终沉降由12.71mm减小至6.36mm,减小50.0%。输入加速度峰值越大,地基超孔压比峰值越大,上部结构震害越严重。