各式各样的地下结构在交通、水利、国防等领域得到了迅速发展。特别是城市地铁,已经完全进入了建设的高峰期。随着地下结构数量的增多,我国又是一个多地震的国家,遭受地震动破坏的可能性也就越来越大。“5.12”汶川大地震中,龙溪隧道、小天竺地铁车站以及都汉公路、国道213等公路上的大量隧道都遭到了不同程度的破坏。地下工程作为生命线工程的重要组成部分,耗资巨大,一旦破坏,会造成直接的经济损失和次生灾害,具有极其重要的政治、经济和军事意义,因此需要对其建设使用和抗震安全提出更高的要求。而且相比于地面结构,地下结构的震害资料相对较少,因此研究地铁地下结构抗震问题具有重要的理论意义和工程应用价值。本文采用有限元-无限元耦合方法,考虑大变形和地表结构-土-地铁地下结构的动力相互作用,建立了三维有限元模型。研究了自由场和地下车站的地震响应动力特性,以及地表建筑物存在前后,地下车站对地表地震动响应的影响。主要研究内容如下：(1)首先对自由场地进行了地震响应分析,给出了自由场在不同地震波作用下的水平加速度、反应谱、相对水平位移等响应结果,归纳了自由场地震响应的规律。然后又从加速度峰值、自由场土体尺寸、土体刚度三个因素研究了自由场土体对加速度放大作用的影响；最后比较分析了建有车站和自由场地两种情况下,地表的水平相对位移反应和加速度反应。(2)对浅埋地铁车站地震荷载作用下的动力响应进行数值研究,分析了车站中柱弯矩沿纵向的变化和地震荷载作用引起车站结构部件内力的增幅以及在不同地震波作用下地铁车站结构的水平相对位移反应和加速度反应,总结地铁地下车站地震响应的特点。重点研究了竖向地震动对于车站结构位移和加速度,应力,车站中柱的变形、轴力、弯矩、剪力的影响,以及土体刚度、结构刚度对地铁车站相对位移的影响。得出一些有意义的结论,对地铁抗震设计提供一定的参考价值。(3)在地表结构存在情况下,分析比较了地下车站结构存在前后地表八个监测点的加速度和相对水平位移反应。给出了地表结构存在下地下地铁车站的建设对场地地表地震响应的影响。随后主要从地上结构尺寸、上体刚度、相对位置和地上结构刚度四个因素来分析对地表地震动的影响。和只考虑地下结构本身对地表地震响应影响相比,将更能反映实际的情况。