随着我国城市化的发展以及地下空间的开发利用,大型盾构隧道正朝着超长、大直径、大断面和复杂地层条件的方向发展。在过去研究中人们普遍认为,隧道结构受到土体的约束,在地震活动中不容易受到结构性的破坏。因此在隧道设计中一般不考虑抗震设计,导致隧道结构的抗震性能研究严重滞后。然而1995年在发生的阪神地震中,很多的隧道结构发生了严重损坏,于是地下结构的地震响应特征、抗震性能开始受到人们关注。盾构隧道投资费用巨大,技术要求甚高,且经常位于复杂土层环境当中。盾构隧道管节的刚度比接头的刚度大,即使是管片产生小变形位移等条件下,也会引起接头较大的变形。探讨盾构隧道接头的地震响应机理以及其抗震性能,并研究其动力分析方法,具有显著的科学意义和工程应用价值。而对于诱发跨度较大的盾构隧道破坏的因素而言,非一致激励地震动是最重要的因素之一。如今这一问题已引发众多研究,但是受到试验设备限制,少有研究者开展非一致激励下盾构隧道响应的试验研究。目前开展关于非一致激励的试验大多数是采用两个相对独立的剪切箱进行,而此类试验的剪切箱系统通常忽略了地震波在场地中的传播问题,从而不能较好地提高试验结果的准确性。考虑到上述现象,本研究设计了一种可有效考虑振动过程中地震动在剪切箱内传播的剪切箱系统以及一种新型的柔性接头,并以汕头苏埃通道为背景,开展了两条大直径盾构隧道(抗震隧道与减震隧道)振动台台阵试验,研究了一致激励与非一致激励条件下隧道结构的地震响应规律,验证了新型柔性接头的抗震性能。首先,本文论述了研究我国隧道的发展历史以及隧道结构地震响应的研究意义,介绍了隧道结构常见的震害类型,隧道结构抗震性能研究方法,并重点关注了振动台试验、非一致激励、以及隧道间减隔震方法的国内外研究现状。然后针对振动台试验的方案、准备和设计过程进行论述。系统地阐明了非一致激励振动台试验技术,包括模型相似比的确定、模型土层的设计、新型柔性接头的介绍、模型土的制作、结构模型制作、传感器的布置方案及输入地震动的加载方案。试验后获得大量模型试验数据,分别从土体加速度传播规律、结构动力特性、加速度时域与频域变化、模型结构应变变化、管壁处的压力、接头处张开量等方面进行分析,获得大型盾构隧道结构在加速度传播、应变变化等方面的规律性认识。得到的主要结论有:(1)土体对地震激励具有放大效应,底部基岩可以提升地震动的传播效率。隧道结构的存在也会对地震动的传播造成一定的影响;(2)在地震动作用下主要引起隧道接头的轴向应变;(3)在非一致激励地震动作用下,隧道内的应变、张开量均大于一致激励工况下的值,因此地震时所产生的非一致激励作用不可忽视;(4)隧道管壁压力受地震动的强度影响较为明显,而柔性接头可以有效地吸收地震时隧道管壁所产生的应力和变形;(5)减震隧道产生的不可恢复的张开量明显小于抗震隧道不可恢复的张盾构隧道;振动台试验;非一致激励;柔性接头开量,说明柔性接头具有良好的减震性能,更好地保护隧道结构在地震作用下不被破坏。