进入21世纪以来,我国城市化进程飞速发展,城市人口数量逐年增加,城市交通拥堵等相关问题日益凸显,交通拥堵给出行生活带来诸多不便和困扰。解决城市交通拥堵问题的关键在于对城市地下空间进行合理开发利用,其中地铁项目的发展有益于缓解地面交通压力,解决城市交通拥挤问题,提高日常出行效率。但近些年我国地震灾害频繁发生,地铁作为每天人群密集的公共交通场所,其抗震问题自然受到广泛关注。影响地铁隧道抗震的因素有很多,比如结构的埋深、结构的尺寸、地震波的特征参数及作用方式等,其中地铁车站所处的土层性质是影响结构抗震性能的重要因素之一,尤其当结构处在多种性质不同的地基土层时。因此,研究不同土层分布对地下结构的地震响应具有重要的现实意义。本文以某地铁隧道为例,隧道截面为单层双跨箱型结构,中间为不连续柱,其柱间距为4m,利用有限元软件UC-WCOMD建立土层-结构模型。地基土层的取值范围分别是3倍车站高度及宽度,人工边界选择接近实际情况的粘弹性边界条件,对整体模型输入不同方向的日本神户Kobe地震波,对地铁隧道进行地震波作用下的非线性动力响应分析,探讨了不同土层分布对地下结构的影响,分析结果可为实际工程设计提供参考。本文的主要研究成果如下:(1)软弱土层分布对地铁隧道的动态响应影响不同。当软弱土层位于结构顶板上端时,结构中柱上端发生剪切破坏;当软弱土层分布于结构侧墙中间位置时,结构中柱下端发生拉伸与剪切破坏;当软弱土层位于结构底板下部时,结构部分单元发生重度损伤但没有发生破坏。通过分析模拟结果可以得出:软弱土层对地震波的影响具有减弱作用,地铁隧道周围有较好持力层且软弱土层位于底部时,此时结构在地震作用下不易发生破坏。(2)不同方向Kobe地震波作用下结构的动态响应和结构损伤表现不同。在NS+UD方向地震波作用下,结构失稳破坏情况较多,部分构件单元损伤较大;在EW+UD方向地震波作用下,结构破坏情况较少,部分构件单元损伤较小。在Kobe地震波中NS方向对结构的影响大于EW方向,地铁车站抗震的薄弱部位主要集中在中柱两端、侧壁与顶板、底板的结合处,在设计和施工时应作为关键部位予以重视。(3)不同土层分布对地铁隧道的地震响应影响不同。当隧道周围土层较少且分布均匀时,结构在地震作用下的动态反应更加明显和直观;当隧道周围土层较多且分布复杂时,土层参数及分布是影响结构抗震性能的重要因素。在地下结构进行选址和选择埋深时,要尽量避开结构周围土质较差的土层,选择土层随深度均匀变化且持力层较好的地质条件。