随着生活水平的不断提升,人类经济活动范围被逐渐扩大,传统跨海轮渡方式已无法满足不同区域间日益增长的交流需求。相比于跨海大桥,海底隧道由于具有不受恶劣气候影响、不受水面航行条件限制等优点日益成为跨越海峡的重要交通方式。由于中国属于临海国家,大陆海岸线和岛屿岸线共长3.2万多千米,大量海底隧道的建设势在必行。海底隧道围岩具有较低的稳定性,且海底隧道多修建于地震高发带上。在渗流、洋流等海水因素影响下,地震灾害可能会对隧道结构造成极大破坏,产生不可估量的后果。有研究结果表明,不同地层交界处海底隧道更易发生破坏。然而由于地层交界处海底隧道动力响应情况非常复杂,目前对于地层交界处海底隧道地震动力响应的研究非常欠缺。对此,本文在现有研究结果的基础上,利用有限元软件建立了海水—土体—隧道结构的三维有限元模型,借助于中心差分法研究了地震激励和海水深度对海底隧道动力响应的影响。通过对海底隧道衬砌结构各关键点进行应力、加速度、速度、位移时程分析,并将隧道加速度时程进行傅里叶变换,在频域对动力响应进行了分析。结果表明,地层交界处隧道结构应力分布较为集中。倾斜地层下,隧道拱腰处峰值拉应力较高,傅里叶谱幅值变化比单一岩层中小;而在竖直地层下,隧道拱肩处峰值拉应力较高,其傅里叶谱幅值变化比单一岩层中小。早期学术界普遍存在“地下结构抗震无需考虑”的传统看法,但1995年日本发生的里氏7.3级阪神大地震对神户市很多区间隧道产生了致命的破坏,证明在地震作用下地下结构并不是绝对安全。这使人们重新认识到地下结构的抗震研究的重要性。本文选用的减震方法是隧道结构中常用的抗震缝法,即沿隧道纵向每隔一段距离设置一处。分析结果表明,减震层可以明显降低隧道衬砌结构拱肩和拱脚应力,同时地层交界处隧道拱顶应力也有明显减小。设置减震层也可以减小隧道衬砌结构竖向位移,但对加速度和速度影响不大。