近几年来,以地铁为代表的地下结构迅速发展,已经成为缓解城市交通压力的主力军。地铁以其运输承载量大、运行效率高、环境破坏少等特点,迅速跻身成为城市交通的主导力量,它的应用节约了地上资源,推进了城市的可持续发展。随着地铁在大中型城市的广泛应用,其在地震发生时的安全问题也日渐突出。地下结构破坏的案例中,最著名的是1995年发生在日本神户地震中地铁破坏的案例,此后,2018年我国四川汶川地震中也有一些地下结构遭到了不同程度的破坏,根据国内外的地铁震害案例表明,强震对地下结构造成严重破坏的情况可能会愈加严重,地下结构抗震的研究也逐渐被重视起来,其主要原因是;地铁工程地震破坏后,修复困难且成本较高,因此,开展强震对地铁影响的研究是十分必要的。本文以实际工程为原型,对砂土地基自由场和砂土地基中隧道的缩尺模型进行振动台试验研究,在试验基础上构建土与隧道的数值模型,同时,对不同埋深、不同地震波作用下隧道进行数值模拟,并对其进行动力响应研究,主要研究内容如下:（1）以实际工程为原型进行自由场振动台试验,研究Kobe波、El-Centro波、Northbridge波在本试验砂土地基中从模型箱底至土体表面加速度的变化趋势、放大系数、频谱特性,对试验结果进行时程分析和频谱分析。（2）以实际工程中地铁隧道为原型,运用相似比原理,最终确定各物理量参数的比值,得到浅埋地铁隧道缩尺模型,同时选用有机玻璃为试验隧道的模型材料,研究在强震下砂土地基中隧道上各测点加速度、位移、应变、弯矩、土压力的变化情况。同时,分析并总结了隧道上发生较大应变、弯矩、土压力的位置。（3）在试验的基础上,运用ABAQUS软件构建土-地铁隧道的数值模型,将0.3g Kobe波的隧道模型试验测得的加速度和弯矩与数值模型计算的数据进行分析与比较,通过数据对比确定模型的有效性,为不同地震波、不同埋深条件下隧道地震动力响应的研究提供模型基础。（4）在土-地铁隧道模型的基础上对不同埋深、不同地震波作用下地铁隧道的动力响应进行研究:对不同埋深下,隧道上各测点的加速度、位移、弯矩进行对比分析,同时,分析了隧道顶板受地震动影响的情况,确定不同埋深下隧道上受力最大的位置;对Kobe波、El-Centro波、Northbridge波三种地震波作用下隧道上各测点加速度、位移、弯矩及结构各部位地震动反应情况进行对比分析,从而确定了隧道结构最容易发生破坏的位置。该论文有图52,表26个,参考文献73篇