伴随经济持续增长，我国城市化进程越来越快，一线城市的交通问题日益恶化，放眼全世界的超级大都市，无一例外地都把发展城市地下轨道交通作为缓解地面交通压力的重要手段，因此大规模地开发地下空间将成为今后很长一段时期的发展趋势。与此同时，我国也是一个地震多发国家，鉴于历次大地震都给人民生命和财产造成了巨大损失，而地下结构特别是隧道在城市基础设施中占据重要地位，所以对于隧道工程，必须预先进行严格的地震反应分析，以保证建成以后的使用过程中具有可靠的抗震性能。这方面，日本在地下工程抗震领域长期积累下来的经验值得我们学习和借鉴。基于以上背景，本文主要做了以下工作：⑴开挖隧道地震反应分析相关理论和方法研究。主要探讨了反应位移法在隧道地震反应分析中的应用，对其中一些关键参数的求解原理作了详细说明，另外也总结了抗震规范中规定的抗震性能要求，概括了隧道抗震设计流程的通用步骤。⑵以日本某城市拟建地下交通隧道的结构设计方案为例，基于反应位移法对隧道结构进行建模与地震反应分析，验证隧道抗震性能。隧道结构用梁单元模拟，用土-结构共同作用弹簧模拟土和结构的相互作用，用连接弹簧模拟分段结构箱体之间的钢筋连接，并得到一系列的地震反应结果，主要包括隧道箱体的内力反应和箱体之间连接处的变形反应，并依据相关抗震规范对所研究隧道设计方案的抗震安全性做出判断。⑶提出优化设计建议并将其反映到结构模型中再计算直到得出理想反应结果。对隧道设计方案中无法达到可靠抗震性能的部位提出优化设计建议，主要是调整箱体连接使用的钢筋量、增加结构分段数量以及改变结构分段箱体之间的连接方式来降低隧道结构的地震反应。通过本文的研究，主要得到了以下相关有价值的结论：结合反应位移法理论与有限元建模方法的隧道结构动力反应时程分析在隧道抗震性能设计中具有良好的实用性；隧道结构的整体性与抗震性能是相矛盾的；将隧道结构分段，选用合适的连接方式可以有效提高抗震性能。