近年来,地铁已经成为了大城市交通的重要组成部分,而大城市的交通紧张状况日趋明显,发展地铁为骨干的大运量快速公共交通系统是解决交通拥挤的根本途径。目前我国有很多大城市,其中如上海,杭州,广州以及我们周边的长沙等人口众多、房屋密集的城市,地铁已经成为了主要的交通方式之一。地铁给我们带来方便的同时也带来了很多的影响和危害。由于地铁施工多技术的交叉性,复杂性和施工坏境的特殊性,至今为止导致了很多伤亡事故。怎样降低地铁建成和运行中的风险一直是一个急需解决的问题,本文基于某实际地铁隧道案例进行数值模拟,分析研究了施工过程中隧道-土体相互作用,通过理论分析和有限元仿真模拟,掌握影响地铁行车荷载下和土相互作用中隧道-土体结构的动力响应特征。本文的主要内容包括:(1)从研究背景和意义两方面阐述了研究方向的价值,并积累总结了国内外对列车振动荷载和传播规律研究、列车运行振动响应分析等研究的研究现状及该系列研究的发展方向,为后续分析研究提供了有效的指导和参考。(2)从动力分析基础理论、单元运动方程以及系统动力响应等方面详细介绍了隧道-土体结构动力响应分析的理论基础。介绍了动力分析的本构模型并建立了几何方程式,并单元数学分析方面推导出基本方程组。(3)采用大型通用有限元软件ABAQUS建立盾构施工的有限元分析模型,从有限元分析模型的单元、本构关系选取方式以及生死单元ABAQUS中实现方法出发,详细介绍了有限元分析模型的建模分析过程,包括几何信息及边界条件、参数设置。并分析盾构施工过程中隧道土体变形、应力及衬砌应力变化情况。(4)从地铁列车的激励原理出发,详细阐述了地铁列车的轮轨相互作用,并基于盾构施工的有限元分析模型及分析结论,通过设置动力荷载施加位置,产生动力激励模拟列车行车荷载,研究了地铁行车荷载下隧道-土体结构下的地表土体响应及列车振动对衬砌的影响。最后,总结了全文研究成果,并提出了后续需要继续研究的问题。