地铁在方便城市人们出行的同时,引起的环境振动问题也受到越来越多的关注。地铁引起的地基振动可看作是土体内部的列车荷载产生的扰动在地下结构及周围土体中传播衰减后的结果,其振动传播规律受荷载类型、地下结构及土体性质等多种因素的影响。基于此,本文通过建立不同的模型,从多个角度对地下列车荷载作用下土体的动力响应规律开展了研究和探索。具体研究内容概括如下:(1)采用埋置移动点荷载模型来模拟地下列车荷载,基于弹性介质Lame-Navier波动方程,通过Fourier积分变换求得了三维粘弹性半空间在内部埋置移动荷载作用下的动力响应解。分析了荷载埋深、速度及自振频率对地表各向振动位移时程、频谱及空间分布的影响。(2)建立了圆形隧道-饱和土体平面应变模型,并在极坐标下对薄壁圆柱壳体运动方程及饱和土体Biot波动方程进行求解,得到了隧道底拱处简谐荷载作用下饱和土体的稳态响应解。研究了经隧道结构与周围土体相互作用后土体内部位移、应力及孔压的空间分布情况。并对土体渗透性、荷载频率及土体阻尼进行了参数分析。(3)通过将衬砌外部可能存在的注浆区域考虑为注浆液与土体混合的多孔弹性介质,建立隧道衬砌-注浆层-饱和土体耦合模型,着重分析了隧道底拱集中简谐点荷载作用下,注浆层对隧道周围饱和土体稳态响应的影响。(4)将隧道简化为埋置于饱和地基中的无限长Euler梁,建立了沿隧道延伸方向的二维隧道-成层地基纵截面模型。分别采用TRM法与Biot饱和多孔介质理论来模拟复杂地层的成层性及多相性,得到饱和多层地基在作用在埋置梁上的移动荷载作用下的动力响应理论解。最后通过建立不同地层分布模型,研究了隧道穿过复杂地层时地基振动情况,并分析了荷载移动速度及自振频率的影响。(5)采用梁-弹簧-阻尼模型来模拟隧道内部浮置板轨道系统,根据轨道系统与隧道结构间的相互作用力关系,将轨道系统与隧道-饱和成层土体模型耦合起来,采用傅里叶变换求解了轨道-隧道-土体耦合系统的动力响应解。最后分析了不同类型移动荷载作用下浮置板轨道系统对地表振动的隔振作用。本文的研究工作主要是通过理论推导的方法,对地铁列车运行引起的周围地基土体稳态振动这一问题进行了研究。其中考虑了土体的多相性,成层性,隧道结构,轨道结构,以及隧道外部注浆层等多方面的因素对土体振动传播、衰减规律的影响。本文得到的结论,为地铁规划过程中的选线及建造运营过程中的地基振动的预测及防振减振提供了依据。