随着工程技术的优化,城市化进程的加快,地下空间正在作为一种资源进行开发和利用。在发生地震时,地震作用会对地下空间中的隧道、管线等地下结构造成巨大伤害。在以往的研究中,都是将土体视为饱和两相介质进行研究,然而在实际工程中土体大部分都处于非饱和状态。目前,对非饱和多孔介质动力特性的研究仍处于初级阶段,由此对非饱和多孔介质中洞室动力特性的研究显得尤为重要,可以模拟隧道等地下长线型结构受到地震波作用时的实际反应情况。本文以考虑混合物理论的非饱和多孔介质动力理论为基础,展开对平面波入射时圆柱形空腔洞室和带衬砌洞室周边位移应力解析解的求解,主要研究内容如下:(1)从非饱和多孔介质动力方程出发,利用波函数展开法和分离变量法,不透水不透气的边界条件,求得柱坐标系下圆柱形空腔洞室对平面P波和SV波散射问题的解析解答,通过将该解答退化到饱和状态与已有文献进行对比验证,证实了解答的正确性。(2)当研究圆柱形衬砌洞室对平面P波和SV波散射问题的解答时,将衬砌视为弹性单相介质进行研究。从非饱和介质动力方程和弹性单相介质动力方程出发,利用波函数展开法和分离变量法,非饱和多孔介质和衬砌介质的连续变形边界条件,求得圆柱坐标系下圆柱形衬砌洞室对P波和SV波散射问题的解析解答,通过将该解答与上一节空腔洞室的解答进行对比验证,证实了解答的有效性。(3)通过算例分析,分析了饱和度、泊松比、孔隙率、衬砌外内半径比对洞室周边动应力集中因子的影响。得到以下结论:饱和度对洞室周边位移和应力的影响较大,饱和度的影响是不容忽视,以往一味用饱和两相介质动力模型进行土体动力特性研究的方法是有缺陷的;泊松比和剪切模量、体积模量之间存在变量关系,本文固定剪切模量不变,体积模量会随泊松比发生变化,对洞室周边位移和应力产生影响,但相比其他参数,泊松比的影响较小;孔隙率的改变会引起土体固体骨架刚度变化,从而对洞室周边位移和应力产生较大的影响;衬砌的存在会改变非饱和多孔介质中波场的分布,不同的衬砌厚度对波场的影响程度不同,衬砌厚度的改变对洞室周边位移和应力的影响较大。