随着大跨隧道及地下工程的迅速发展,研究其合理的开挖方法及其在地震动力荷载作用下的反应问题,具有重大的社会经济效应。因此,本文以龙头山隧道为工程背景,对单拱四车道公路隧道的施工方法进行了分析,并对地震荷载作用下的衬砌结构动力响应进行系统深入的研究。具体的研究工作如下:(1)详细介绍了粘性边界和粘弹性边界,给出了粘弹性边界在有限元软件中的简便实现途径。(2)对不同围岩条件隧道的施工方法进行数值计算,分析不同开挖方法下的隧道力学行为和围岩的稳定性,得出Ⅴ级围岩隧道采用双侧壁导坑法和CD法占优,Ⅲ级围岩隧道采用台阶法较为合理的结论。并通过实测结果验证数值计算的可信性。(3)基于粘弹性边界和土-地下结构相互作用有限元分析方法建立动力分析模型,得出不同围岩条件、不同边界条件、不同地震波和不同激励方向的位移、应力、支护内力响应时程曲线,分析地震对隧道围岩和衬砌结构的影响及其破坏形式,得出:当地震激励方向在水平面内时,拱项是最不利位置;当激励方向在竖向时,边墙是最不利位置;粘弹性动力人工边界的弹簧刚度对计算结果精度的影响很大;随着围岩等级的降低,隧道衬砌结构的应力和位移响应有增大的趋势。