隧道结构的非一致地震响应规律研究是当前隧道结构抗震研究的重要方向,深入研究非一致地震作用下隧道结构的地震响应规律是进行隧道结构抗震、减震设计和抗震性能评价的基础。本文梳理了计算地下结构横向非一致地震响应的数值方法,并验证了该方法的有效性;通过该数值模拟方法分别分析了平面应变条件下成层地基中圆形隧道结构、穿越断层破碎带的马蹄形隧道结构在非一致地震波作用下的横向地震响应规律;以京张高铁八达岭隧道张家口方向大跨过渡段穿越破碎带的三个典型横断面为例,开展了非一致地震时程计算,对该段隧道的抗震性能进行了评估。主要研究成果如下:（1）揭示了非一致地震作用下圆形隧道横向动力响应规律:非一致地震激励和一致地震激励下圆形隧道结构的动力响应规律显著不同,并且非一致地震激励往往更为不利;给定振幅、频谱和入射角的地震波,以SV波形式作用时圆形隧道结构的动力响应比P波的更大;非一致地震作用下隧道结构动力响应规律受隧道埋深、直径、土-结构刚度比等影响;相比于均匀地基,非均匀地基中隧道结构的动力响应幅值更大且分布规律不同,当隧道位于竖向非均匀地基中地层界面位置时动力响应最不利。（2）揭示了穿越断层破碎带隧道结构的非一致地震响应规律:断层破碎带因其刚度较低而引起的地震变形放大、因其不连续性导致的结构位移和加速度响应不同步、断层滑移引发的与周围岩体的相对加速度和相对位移,是穿越断层破碎带隧道结构抗震不利的主要原因;穿越断层破碎带隧道结构的非一致地震响应受到地震波入射角、断层倾角、断层滑移摩擦系数等因素的影响。此外,还定量研究了注浆加固厚度、橡胶减震层厚度对穿越断层破碎带隧道结构的减震效果。（3）以京张高铁八达岭隧道为工程背景,选取张家口方向过渡段穿越破碎带的三个典型横断面开展了非一致地震响应研究。参考有关规范中地下结构抗震变形验算的“直径变形率”、“层间位移角”两个评价指标进行评价,分析表明张家口方向穿越断层破碎带的大跨段、三连拱段和小近距段三个典型断面隧道变形均在允许范围内;但三连拱段（尤其中墙）地震变形最显著,是抗震设防、减震设计的重点部位。