近些年,随着越来越多的城市开始对地下空间进行开发利用,地铁已经成为城市交通的主要工具。在地震作用下,地表结构与地下隧道之间是通过场地土层发生相互作用,从而影响彼此地震反应。本文正是以此为出发点,利用有限元方法研究了在天津波和EL Centro波作用下,单孔隧道、平行双隧道、交叉隧道对上部结构在地震作用下的影响特性。主要的成果有:基于有限元方法建立了土-隧道-上部结构三维模型,求解了层状场地中单孔隧道地震反应问题,讨论了隧道埋深,隧道与上部结构水平距离,隧道衬砌厚度等因素对上部结构的地震影响。研究表明天津波作用下,随着隧道埋深的增大影响减小;EL Centro波作用下,随着隧道埋深的增大影响增大。随着上部结构与隧道距离的增大影响变小。随着隧道衬砌厚度的变大,地震对上部结构的影响增大。利用有限元模型分析了层状场地中平行双隧道地震反应问题,讨论了隧道间距,建筑物自振频率等因素对上部结构的地震影响,还进行了单双隧道比较。研究表明在隧道间距随着距离增大,影响先增大后减小。天津波作用下,上部框架结构为5层、10层时,隧道的存在对上部结构存在放大作用;15层时,隧道的存在对上部结构存在缩小作用。EL Centro波作用下,上部框架结构为5层、10层时,隧道的存在对上部结构存在缩小作用;15层时,隧道的存在对上部结构存在放大作用。单孔隧道对上部结构的地震反应影响大于平行双隧道。利用三维模型的优势建立了地铁交叉隧道模型,讨论了交叉隧道角度,竖直间距等因素对上部结构的地震影响。研究结果表明交叉隧道角度的增大会减小地震波对上部建筑物的影响,在90°时影响最小。交叉隧道的竖直距离越大,地震对建筑物影响越大。