隧道在现代交通和城市建设中有着十分重要的作用,近年来我国的隧道工程建设规模逐年扩大,并且相当数量的隧道修建于高地震烈度区。历次地震震害表明,强震条件下隧道工程震害严重,因此,作为生命线工程的重要部分,隧道的抗震问题必须高度重视。学者们对隧道的震害机理和抗震设计方法进行了广泛和深入的研究,取得了丰富的研究成果。本文在已有研究成果的基础上,采用有限差分方法对隧道地震反应相关问题开展数值模拟研究,围绕数值计算模型中瑞利阻尼形式的选取、隧道地震反应一般规律的总结和含隧道场地地震动效应等方面开展研究工作。完成的主要工作和取得的研究成果如下:1、总结了隧道地震反应的研究现状简要总结了历次地震中隧道的震害现象,归纳了隧道结构的震害机理,分析了隧道震害的影响因素,回顾和评述了隧道结构抗震设计方法中反应位移法的研究进展,简要介绍了国内外有关隧道地震响应振动台试验的相关成果。2、比较了瑞利阻尼确定方法对场地地震反应的影响介绍了瑞利阻尼的基本原理和常用的瑞利阻尼形式,并构造了三种不同软硬程度的土层条件,比较了五种瑞利阻尼确定方法对地震动峰值加速度、加速度反应谱等的影响。本文通过与响嘡台阵3号测井地震的记录进行了比较,并讨论分析了各阻尼形式计算结果差异的主要原因,给出了选取瑞利阻尼形式的建议。3、研究了圆形隧道地震反应的一般规律本文建立了一组数值计算模型,分别开展了圆形隧道的弹性和弹塑性地震反应分析,总结了土的塑性对隧道加速度、拱顶底相对变形、内力时程和内力分布的影响,并讨论了瑞利阻尼确定方法对隧道内力峰值和内力分布的影响,研究和总结了不同的衬砌厚度、埋深、直径对隧道地震反应的影响。4、研究了隧道对地表水平向加速度的影响选取Ricker小波作为输入的动力时程,研究了隧道埋深、衬砌厚度、土层剪切波速、土层—衬砌剪切波速比和入射波频率对地表水平向加速度的影响,分别给出了隧道埋深和峰值放大倍数位置,埋深和特征周期的定量关系。选用三条实际的地震动时程进行了验证,总结并给出了隧道对地表设计反应谱参数的影响。