结合国家自然科学基金课题《地基-基础-上部结构相互作用体系动力特性研究》(NO．50278033) ，本文进行了自由场地动力反应理论分析和场地土动力特性试验研究。地震引起的场地及上部结构动力反应分析是工程结构抗震设计的基础，对自由场地进行动力反应分析是地基-基础-上部结构动力相互作用分析的首要任务，同时，场地土的土壤特性是引起地面运动的地震反应的重要影响因素。鉴于自由场动力反应分析问题的复杂性，目前国内外许多学者基本上只对剪切模量为常数、剪切模量沿深度按直线变化或剪切模量沿深度按幂函数变化的三类场地土地震反应进行了理论研究，在前人工作的基础上并结合现场实测数据，本文提出了一富有创新性的剪切模量沿深度可近似按指数规律增长的场地土分析模型。在假定地震输入为竖直向上入射的稳态平面外剪切波的基础上，采用经典一维剪切梁模型，对此类单层场地模型的振动进行了探索和研究，并在此基础上尝试采用模态叠加法进行了地震反应分析。研究结果表明：当剪切模量中的无量纲常数a不超过0． 5时，剪切模量沿深度按指数规律增长的场地土体系可取场地土剪切波速的平均值来计算振动特性和动力反应；场地的卓越周期仍可估算为地震波穿过该场地土层所需时间的4倍；各阶固有频率也可由该场地土的剪切波速平均值来估算。这为工程抗震设计简化计算与分析提供了理论依据。在自由场地振动分析中弄清场地土动力特性也是研究中的一个重要部分，同时，其动力特性参数也是理论分析数值实例中必需的，因此，如何利用试验设备正确测定场地土动力特性参数以及分析动力特性参数的变化规律是课题中一个探讨的问题。针对课题研究所需场地土动力特性参数，结合试验室设备条件，对课题研究模型试验基地基岩上覆土层粉质粘土的动弹模和阻尼比进行了动三轴试验研究，探讨了固结比及围压对动弹模的影响规律，建立了动应力-应变骨干曲线及动弹模、阻尼比与应变的关系曲线。由于所得动应力一应变的骨干曲线接近于双曲线形态，结合以往的研究成果，建议将试验基地场地土视为粘弹性体按等效线性模型进行研究。由试验结果还得到了拟合后的考虑了主固结应力和固结比影响的最大动弹模经验式及动弹模、阻尼比与动应变关系的经验表达式，该表达式可建议用于理论分析和工程实践，也为场地土动力反应分析及土-结构动力相互作用分析提供了必要的计算参数。