本文结合南水北调西线一期工程3＃引水隧道，对深埋长隧道的地震响应进行了较为系统的研究，提出了考虑衰减的空间非一致地震波合成方法，建立了深埋隧道地震响应分析有限元-无限元三维数值模型，分析了不同激励方式下隧道的地震响应特征，具体研究工作如下：　　 (1)采用波函数展开法，推导了无限线弹性介质中加强圆孔(双层衬砌)对P波的衍射问题的解析解，并开展了动应力集中系数参数敏感性分析，分析不同介质弹性参数以及入射波频率和峰值对解析解答结果的影响。结果表明，入射波峰值、衬砌厚度、围岩弹性模量和衬砌弹性模量是影响计算结果最主要的四个因素，为建立三维整体分析有限元模型的简化提供了理论基础。随后，利用ABAQUS有限元软件建立了双层衬砌圆形孔洞对P波衍射的动力计算模型，以此来验证利用有限单元法求解波动衍射的可行性和可靠性，为深埋隧道的地震响应数值计算提供了理论依据。　　 (2)将场地视为双自由度系统，假设基岩地震动为“马尔可夫”有色谱，提出了考虑地震波的衰减效应的改进Clough and Penzien自功率谱模型，进而应用该模型合成了数值计算所需的空间非一致地震波。　　 (3)建立了深埋隧道地震响应分析有限元-无限元三维数值模型，分析了在一致激励、行波激励和空间非一致地震波激励条件下隧道的地震响应特征。计算结果表明，行波激励和空间非一致激励条件下，深埋隧道的地震响应具有明显的相位差特征，地震波的行波效应和空间非一致性对深埋隧道的地震响应影响较小。　　 (4)开展了隧道洞口段和穿越不同岩层段的三维地震响应数值分析，初步提出了3＃隧道洞口段和不同岩性结合部地震响应影响长度，为隧道的抗震设计提供了一个理论参考。