随着我国经济飞速发展与基础设施建设进一步完善,城市地铁隧道建设工程作为缓解交通拥堵与发展城市经济的主要手段,其修建数量不断增加。然而地铁运行时产生的振动荷载不仅会对隧道周围土体产生影响引发不均匀沉降,还会对隧道上方地表的路面或邻近建筑物产生影响。截止至2020年3月,西安地铁在建线路共12条,预计2025年形成12条线路运营、总长425公里的地铁轨道网。黄土在我国分布广泛,其结构性、欠压密性和湿陷性特征十分突出。振动荷载作用下,黄土的大中孔隙可能发生塌缩,导致黄土的残余应变不断增长,宏观上表现为地基的振陷或沉降。不同于地震荷载与冲击荷载,地铁列车的小幅值循环动力荷载长期作用下极易引发土层沉降。因此,为了保证地铁隧道的长期行车安全以及减少对周边建筑物的影响,开展黄土地区地铁隧道长期沉降与对沉降的控制手段的研究十分有意义。本文主要以西安地铁2号线和4号线为工程背景,研究循环荷载作用下隧道-地层动力响应的问题。通过几何比1:30的隧道-地层物理模型试验探索隧道在循环荷载作用下长期沉降问题;通过数值模拟讨论了隧道加固抬升的最优处置方案、处置范围、处置深度等问题。主要研究成果如下:(1)根据建立的隧道-地层室内模型试验研究了地铁隧道在长期振动荷载作用下的沉降规律,讨论分析了振动频率、振动荷载峰值和循环次数对隧道长期沉降的影响。(2)通过文献调研和工程实际情况,确定使用注浆加固抬升法对运营期产生的沉降进行处置,利用有限差分软件FLAC 3D模拟分析了最佳处置方案,最优处置范围和处置深度,并对处置后的效果进行了计算验证。(3)利用经验模型法中Chai模型推算了隧道长期沉降,得到累计5年沉降值与模型试验沉降值极为相近,从而验证模型试验的正确性。并对注浆加固抬升处置后的地铁隧道长期沉降进行推算,得到不同处置时间对振动荷载作用下地铁隧道长期沉降的影响。