随着地下轨道交通的快速发展,地铁列车荷载引发的土体振动和变形成为影响地铁运营安全的重要因素。目前关于动荷载作用下黄土动力特性和变形研究多基于地震或震陷。与地震荷载相比,地铁列车荷载具有小幅值、长持续时间等特点,而对于地铁列车荷载长期作用下黄土的动力特性和变形研究相对较少。基于以上原因,本文以西安地铁四号线为工程背景进行了以下研究:1)通过振动三轴试验,研究非饱和黄土的动应力—动应变和动应力—残余应变关系,得到:在同一动应变之下围压、固结应力比越高,动应力幅值越大。2)通过循环三轴试验,得到随着动应力幅值的增加,非饱和黄土残余应变也随之增加。3)ABAQUS数值分析结果表明:竖直方向振动响应大于水平方向振动响应;地层的振动响应大于地表振动响应;地表振动响应在距隧道轴线一定水平距离会出现“局部放大”现象;地层振动响应在地表附近和隧道邻近区域出现了“局部放大”现象;荷载频率越低,地表的振动响应越大;在隧道邻近区域之外的土体,频率越低振动响应越大;隧道邻近区域的土体,振动响应规律各不相同,高频荷载的加速响应较大,低频荷载的速度响应较大,中间频率荷载的位移响应较大;速度为某一特定值时,振动响应最大。4)使用Chai-Miura模型结合分层总和法研究了塑性沉降的累积效应,得出:隧道邻近区域土体的静动偏应力分布会发生突变;在地铁行车荷载作用初期,地表沉降增长很快,增长速度随着地铁行车荷载循环作用次数的增加而逐渐变缓,沉降稳定时,地面的沉降最大值为18.0mm,隧道下方的沉降为1.07mm;塑性变形主要发生在隧道邻近区域之中。