地下结构抗震是当今地震工程领域重要的研究方向之一,主要研究内容有:土体本构模型、波在土介质中的传播特性、人工边界条件、地震波输入方法以及地下结构抗震设计方法等。众所周知,自然界的土体大多是固-液饱和两相介质或固-液-气非饱和三相介质,地震中土体液相的存在会显著增大结构的地震响应,而目前对于地下结构抗震设计方法的研究大多基于土体为单相土颗粒介质,与实际工程不符。在此背景下,本文主要进行以下内容的研究:1)本文提出一种基于无限元边界的等效荷载输入方法,并将这种方法在有限元软件ABAQUS中实现。分别考虑土体为单相介质和两相介质,对比粘弹性人工边界条件等效荷载输入法、无限元人工边界等效荷载输入和解析解,结果表明:无限元等效荷载输入法不仅节省计算工作量,且计算结果具有更高的精度,为地下结构抗震设计方法提供了新的思路。2)基于非饱和三相介质波动方程分析了SV波在非饱和土体自由表面的反射问题,引入波动方程的势函数,求解出二维问题中SV波入射情况下,非饱和土体自由表面反射SV波、反射P₁波、反射P₂波、反射P₃波的幅值反射率,以及非饱和土体自由场的位移。在数值分析中考察饱和度的变化对各反射波的幅值反射率以及自由场地震响应的影响,尤其是考虑高饱和度情况下。计算结果表明:（1）饱和度对反射SV波振幅反射率的影响较小;（2）饱和度对反射P₁波与反射P₂波振幅反射率的影响较大,高饱和度情况下更显著,且随入射角增大而有较为明显的增大;（3）饱和度变化对反射P₃波振幅反射率几乎没有影响,反射P₃波振幅反射率很小,可忽略;（4）饱和度对非饱和土体自由场地震响应影响较小,几乎可以忽略不计。3)基于地下结构抗震反应位移法,将地震作用引起的土-结构之间的相互作用通过阻尼换算的等效荷载来模拟,提出一种地下结构抗震设计方法,称为反应速度法。为验证反应速度法的有效性,以大开车站为原型进行建模并与动力时程法进行了比较。数值算例结果表明:反应速度法中相关参数少,阻尼系数计算方法简单,土体为单相介质时计算结果对比动力时程分析法计算结果偏于安全;土体为固-液两相介质,阻尼系数计算考虑液相影响,计算结果与动力时程法吻合较好。