西安位于地震多发地区,地下轨道交通建设蓬渤发展,但地铁车站和区间隧道等地下结构的地震反应研究还处于初步阶段,其中关于无限域的人工边界条件是研究的重要问题之一。人工边界条件会直接影响计算精度,合理的人工边界可以模拟外行波从近场有限域向远场无限域单向传播过程,而不合理的边界条件将会产生与实际不符的反射效应。基于上述情况,本文研究了人工边界的工作原理,给出了远置边界、粘性边界、粘弹性边界、一致粘弹性边界和无限元边界的实现方法;通过对波源问题与散射问题的研究分析,进一步的认识各种人工边界的特点及局限性。其中,采用固定边界时,整个系统处于封闭状态,输入的脉冲波将在固定边界内往复反射,与实际情况严重不符;当采用远置边界条件时,反射波在研究时间内达不到广义结构处,可以获得无干扰的精确数值解;粘性边界能起到消减反射波的作用,但同时存在高频失稳、整体漂移等问题;粘弹性边界和无限元边界可有效控制波的反射,模拟波动穿过人工边界面向半无限域传播的特征,具有技术处理简单、计算成本低、精度高等特点;一致粘弹性边界效果与粘弹性边界效果相近,但其设置方式还有待继续研究。为研究人工边界在黄土场地条件下的应用,本文以西安地铁四号线为工程背景,以ABAQUS大型非线性有限元分析软件为平台,选取黄土场地中典型的两层双跨矩形断面地铁车站为研究对象,建立黄土与地铁车站二维有限元模型,并进行了地震动响应分析。重点研究了地下结构数值模拟过程中黄土的动力特性参数取值、混凝土的弹塑性损伤模型应用、分析步的设置、地震波的选取等几个关键问题,提出了可行的地下结构建模方法;根据地铁地下车站结构的动力响应,分析地震作用下地铁车站结构的破坏规律;对比不同人工边界条件下的模拟效果,提出适用于西安黄土场地的人工边界实现方法。本文实现了黄土场地条件下地铁地下车站数值模型的动力分析,探究了近场波动数值分析中的人工边界问题,可为黄土地区地铁车站结构抗震研究提供操作简单、精度可靠、适用性强的建模方法。