盾构隧道纵向地震响应分析方法及其现状
地下隧道的地震响应分析与抗震设计
地下隧道的地震响应分析与抗震设计地下隧道作为城市交通的重要组成部分，对于自然灾害的抵御具有极高的要求，其中地震是最为关键的考虑因素之一。
本文将对地下隧道的地震响应分析与抗震设计进行论述，以期提出有效的解决方案。
一、地震对地下隧道的影响地震是地下隧道的主要外部荷载，其对隧道结构和地下设施的影响非常明显。
地震能引起隧道发生震动、位移、变形等变化，给隧道结构以及内部设施带来巨大的破坏。
因此，对地震的影响进行深入的研究是进行地下隧道设计的前提。
二、地下隧道的地震响应分析为了准确评估地震对地下隧道的影响，需要进行地震响应分析，以确定隧道结构对地震荷载的反应。
地震响应分析主要包括几个关键步骤：地震输入、模型建立、振动特性分析、地震响应分析及结果评估。
1. 地震输入地震输入是地震响应分析的基础，需要根据隧道所处地区的地震活动情况，选取适当的地震动参量。
常用的地震输入参数包括地震烈度、加速度时程等。
2. 模型建立在进行地震响应分析前，需要建立地下隧道的有限元模型。
该模型要考虑到地震荷载对隧道结构的作用以及隧道的几何形状、材料性质和边界条件等。
合理的模型建立是准确分析地震响应的关键。
3. 振动特性分析振动特性分析是地震响应分析的前提。
通过振动特性分析，可以获得隧道结构的固有频率、模态形状等信息，以指导后续的地震响应分析。
4. 地震响应分析及结果评估根据选取的地震输入以及建立的模型，进行地震响应分析，并评估分析结果。
地震响应分析的结果包括隧道结构的加速度响应、位移响应等参数，通过对这些参数的评估，可以判断地震对隧道的破坏程度。
三、地下隧道的抗震设计在地下隧道的设计中，抗震设计是非常重要的环节。
抗震设计旨在提高隧道结构的抗震能力，减少地震造成的损害。
下面将介绍地下隧道抗震设计的主要内容。
1. 设计参数的选择地下隧道的抗震设计需要根据设计参数进行。
主要设计参数包括剪切强度、抗弯强度、抗震位移等，这些参数的选择应根据所处地区的地震烈度以及隧道结构的特点来确定。
地震作用下隧道稳定性分析
地震作用下隧道稳定性分析地震是一种破坏力极大的自然灾害，对各类基础设施，包括隧道，都可能造成严重的影响。
隧道作为交通运输的重要通道，其稳定性在地震作用下至关重要。
本文将对地震作用下隧道的稳定性进行详细分析。
一、地震对隧道的影响机制地震波的传播是地震影响隧道的主要方式。
地震波包括纵波、横波和面波。
纵波使介质产生压缩和拉伸，横波导致介质发生剪切变形，面波则对地表的破坏较大。
在隧道中，地震波的作用会引起隧道衬砌结构的内力变化。
由于隧道与周围岩土体的相互作用，地震波在传播过程中会发生折射、反射和散射，使得隧道所受的地震力变得复杂。
同时，地震还可能导致岩土体的性质发生改变。
例如，岩土体的强度降低、孔隙水压力增加，从而影响隧道的稳定性。
二、隧道稳定性的影响因素1、隧道的几何形状和尺寸隧道的形状（如圆形、矩形）、跨度和高度等都会影响其在地震中的受力情况。
一般来说，跨度越大，隧道越容易在地震中受到破坏。
2、岩土体的性质岩土体的类型（如岩石、砂土、黏土等）、强度、刚度和渗透性等特性对隧道的稳定性有重要影响。
坚硬的岩石通常能提供更好的支撑，而软弱的岩土体在地震作用下容易变形。
3、隧道的埋深埋深较浅的隧道更容易受到地震的影响，因为地表的地震动相对较大。
而深埋隧道受到周围岩土体的约束作用较强，相对较稳定。
4、衬砌结构的性能衬砌的材料、厚度和强度直接关系到隧道抵抗地震的能力。
高强度、厚衬砌的隧道在一定程度上能更好地抵御地震力。
三、隧道稳定性分析方法1、理论分析方法通过力学原理和数学模型来计算隧道在地震作用下的响应。
常见的有拟静力法、反应位移法等。
拟静力法将地震力简化为一个静力荷载作用在结构上，计算简便，但过于简化，不能准确反映地震的动态特性。
反应位移法考虑了地层位移对隧道结构的作用，相对更接近实际情况。
2、数值模拟方法利用有限元、有限差分等数值方法，建立隧道和周围岩土体的模型，模拟地震作用下的响应。
这种方法可以较为详细地考虑隧道和岩土体的复杂特性，但模型的准确性和参数的选取对结果有较大影响。
大直径盾构隧道结构地震响应及减震措施研究的开题报告
大直径盾构隧道结构地震响应及减震措施研究的开
题报告
一、研究背景
随着城市化进程的加快，地下空间的开发越来越广泛，大直径盾构隧道作为地下空间的重要组成部分，在城市交通、水利工程、市政设施等方面发挥着重要作用。
然而，在盾构隧道的建造和使用过程中，地震是难以避免的自然灾害，会给隧道结构和使用带来严重影响，因此对大直径盾构隧道的地震响应及减震措施进行研究具有重要意义。
二、研究内容
1. 大直径盾构隧道结构地震响应研究：通过分析大直径盾构隧道结构在地震作用下的动力响应特性，探讨结构对地震的稳定性和破坏性影响，为隧道工程的设计和施工提供支持。
2. 大直径盾构隧道结构减震措施研究：探讨不同减震措施在大直径盾构隧道结构中的应用效果，分析其减震效果和经济性，为建造更加安全、可靠的隧道提供参考。
三、研究方法
1. 理论分析法：通过对大直径盾构隧道地震响应的理论分析，研究其动力响应特性，为工程设计和施工提供支持。
2. 数值模拟法：采用ANSYS等软件对地震下大直径盾构隧道结构进行数值模拟，探究其动态响应特性，完善理论分析结果。
3. 实验方法：通过模拟地震等复杂环境进行试验研究，验证理论模型及数值模拟模型的正确性和可行性。
四、预期成果
通过本次研究，预期可以获得以下成果：
1. 针对大直径盾构隧道结构的地震响应特性和减震措施进行深入研究，提出实用性强的设计和施工建议。
2. 验证数值模拟方法和实验方法的正确性和可行性，为后续工程提
供科学支持。
3. 提高大直径盾构隧道结构的抗震能力，为社会发展提供更加安全、可靠的地下空间基础设施。
[隧道,纵向,设计,其他论文文档]软土盾构隧道纵向设计综述
![[隧道,纵向,设计,其他论文文档]软土盾构隧道纵向设计综述](https://img.taocdn.com/s3/m/0e56e5a7ff00bed5b8f31d4f.png)
软土盾构隧道纵向设计综述摘要:通过对软土盾构隧道结构设计理论的现状和已建软土盾构隧道结构存在问题的分析 ,指出克服软土盾构隧道结构发生过量纵向沉降或不均匀沉降而引起隧道渗水、漏泥、结构局部破坏等影响隧道正常使用及其耐久性问题的关键是展开纵向设计理论研究。
在纵向设计理论指导下,通过软土盾构隧道衬砌管片拼装形式、管片材料等方面的创新改造,使软土盾构隧道的设计方法更加科学合理。
关键词:软土;盾构隧道;纵向设计;地下工程1 概述当前大量地下隧道建设实践中,盾构施工法已成为城市地下隧道建设的主要施工方法,尤其地铁隧道。
上海现有和正建的地铁隧道无一例外地采用这一方法施工。
而上海同许多沿海城市一样是位于软土广泛分布的地层上,正是盾构隧道结构所处的软土环境导致大量的运营软土盾构隧道发生过量的纵向沉降或不均匀沉降,引起隧道渗水、漏泥或结构局部破坏,有时甚至会影响到隧道的正常运营[20][21]。
因此,深入研究软土盾构隧道纵向变形对隧道结构影响及考虑纵向变形的衬砌结构纵向设计理论是解决软土盾构隧道现存问题的关键,尤其是衬砌结构纵向设计方法。
2 衬砌结构纵向设计现状目前,国内外对盾构法隧道衬砌结构设计主要采用横向设计。
在国内,我国地下铁道及铁路隧道设计规范[6]中推荐使用荷载结构模型,而未考虑纵向变形的影响。
《上海市地基基础设计规范》1999版中对盾构隧道纵向变形进行了一定的考虑[7],提出盾构隧道纵向不均匀沉降的影响是不可忽视的。
尤其是盾构工作井和区间隧道的连接处;隧道底部下卧土层特性及分层突变处;覆土厚度急剧改变处等,都会有较明显的不均匀沉降。
提出在设计中应按照预估的沉降差,设置适量的变形缝。
规范还提到在施工阶段和使用阶段,进行隧道结构的横向内力和变形计算时,在必要的时候宜考虑隧道纵向变形对横向内力和变形值的影响。
由于隧道纵向问题属于三维问题,其结构复杂,纵向结构计算模型尚不成熟。
但也已经取得了一定的科研成果。
在工程实测和室内试验基础上,已建立了一些隧道纵向结构计算模型。
盾构隧道施工中的地声和振动影响评价与控制
盾构隧道施工中的地声和振动影响评价与控制随着城市化进程的加快，地下空间的充分利用成为了城市发展的重要方向之一。
盾构隧道作为城市地下空间开发的重要工程技术，其施工过程中产生的地声和振动对周边环境和建筑物可能造成一定的影响。
为了确保施工过程的安全性和环境的良好质量，有必要对盾构隧道施工中的地声和振动影响进行评价和控制。
地声是指地下结构施工引起的声波振动，是施工过程中产生的一种噪声。
盾构隧道施工同时进行的钻进和推进工程会引发钻进机、推进机和排土和输送系统的振动和噪声源。
这些噪声源会通过地基和岩石的传播而影响到建筑物和周边环境。
评价地声对于衡量施工所带来的环境影响以及采取控制措施具有重要意义。
首先，在盾构隧道施工中，应进行地声源的精确测量和分析。
通过实测和模拟分析的方法，确定地声源的产生机理和传播规律，以及受影响区域的范围和程度。
这一步骤的目的是为了准确评估地声对周围建筑物和环境的影响。
测量方法包括采用噪声仪、振动仪等设备来记录噪声和振动的特征并进行数据分析。
其次，通过评价地声对周边环境和建筑物的影响，针对施工现场的特点和环境敏感区域的要求，制定合理的控制措施。
例如，可以采用隔音屏障、降噪设备、减振措施等来减少地声和振动的传播和影响。
同时，应根据实际情况，科学合理地调整施工参数，减少噪声和振动的产生。
这些措施既可以在设计和施工阶段采取，也可以在施工过程中实施。
在实施控制措施的同时，还应进行监测和评价，以确保控制效果的有效性。
监测应包括对地声和振动的实时监测，以及对受影响建筑物和环境的定期检测。
通过定期检测，可以及时发现和解决地声和振动影响超标的问题，保障施工过程的环境质量。
此外，盾构隧道施工中的地声和振动影响评价与控制还需要与相关法规和标准相结合。
各国都有一定的法规和标准来限制工程施工对周边环境的影响，这些法规和标准应作为评价和控制的参考依据。
同时，还需结合工程所在地的环境特点和周边建筑物的敏感程度，制定更为详细和科学的评价和控制方案。
地铁隧道的地震响应分析与抗震设计
地铁隧道的地震响应分析与抗震设计地震是一种破坏性极大的自然灾害，对于地铁隧道等地下工程来说，其地震响应的分析和抗震设计显得尤为重要。
本文将从地震响应分析和抗震设计两个方面，探讨地铁隧道在地震中的应对策略及优化设计。
一、地铁隧道地震响应分析地震响应分析是评估地铁隧道在地震中所受力学响应的过程。
在地震响应分析中，首先需要考虑地震波的输入，其次是隧道结构的动力特性分析，最后是结构的响应分析。
1. 地震波的输入地震波的输入是地铁隧道地震响应分析的基础，要正确模拟地震波的特点和传播规律。
根据地震波的特征，可以采用模拟地震波、地震加速度记录或经验地震动谱等方法进行输入。
2. 隧道结构的动力特性分析隧道结构的动力特性分析是地震响应分析的重要步骤，主要包括弹性动力特性和隧道结构的可周期振型分析。
通过这些分析，可以确定隧道结构的固有频率、共振反应等参数。
3. 结构的响应分析在进行地铁隧道的地震响应分析时，一般采用有限元分析方法。
通过建立复杂的数值模型，可以分析地震荷载引起的土-结构相互作用、地震响应特征等。
同时结合地铁隧道结构的设计参数，对隧道的强度和稳定性进行评估。
二、地铁隧道地震抗震设计地铁隧道的地震抗震设计旨在在地震发生时，确保结构的安全性和稳定性。
在进行地铁隧道的地震抗震设计时，应考虑以下因素。
1. 设计地震动参数设计地震动参数是地铁隧道地震抗震设计的基础，其包括设计地震烈度、设计地震剪切波速、设计地震加速度等。
根据地震烈度分区，选择合适的设计参数，确保结构在地震中的安全性。
2. 结构抗震设计地铁隧道的抗震设计主要包括结构的抗震设计和隧道支护系统的抗震设计。
对于结构的抗震设计，应采用一定的安全系数和抗震措施，包括抗震墙、抗震隔震装置等。
对于隧道支护系统的抗震设计，应采用适当的支护结构和材料，以提高隧道的抗震能力。
3. 预应力与增强措施预应力技术和增强措施是地铁隧道地震抗震设计的重要手段。
通过采用预应力技术，可以提高结构的刚度和稳定性。
谈盾构隧道的抗震设计方法
其地震 活动实 际上 属于 弹性振 动 ， 围岩 产 而， 近年来地下 结构在 大地震 中受 到严莺破 坏 的案例 屡见不 鲜。 漏水。对稳定 的地基 ， 生的相对位移全部或者部分作 用于管片结构 ， 使管 片壁 产生 交替 １ ９ ９ ５年兵库南部大地震 中… ， 神户地铁系统的大开车站和上尺车 站发生 了坍塌而彻底破坏 ， 并造成了地铁上方 的 国道路 基大量坍 的压应变和拉应变 ， 压应 变与管 片结 构原有 的压应 变叠加 后 ， 可 而拉 应变 大于结构 原有 压应 变时 ， 则 塌， 同时震Ⅸ还有 １ ０ ０多座 隧道发 生不 同程 度 的破坏 ， 导致 日本 能造成混凝土压屈 而剥落 ； 会导致管片开裂 。对不稳定的地基 ， 隧道地震破坏 的主要方 式为 南部交通瘫痪 。２ ０ ０ ８年汶川 大地震 ， 四川灾 区 的 ５ ６座 隧道发 生 断层错位造成 的结构剪切破坏 、 边坡崩塌和地基液化 。 ＿ ｒ 不 同程度 的损坏 ， 破坏 主要 方式包括二次衬砌开裂 、 涌水 、 初
可分 为震害调 查 和现场 实验 两种 。 盾构隧道常规 的衬砌结构是将预制 管片用螺栓 拼装 而成 ， 接 方法。根据研究 的主动 程度 ， 震害调查是在地震发生后对结 构损伤情况进 行调查 ， 不过在 现阶 头 的刚度 比管 片本身ｄ ｑａ 多， 同其 他方法 修筑 的隧道 相 比， 盾构
应 用较广泛 的是振 动台试验 。模 相位差别随着距离增大而越发明显 ， 隧道轴 向一定 间隔 的两点间 响应特性 。在各种试验方法 中， 型试验 可以对理论分析 的建模 与计算 合理性进行 检验 ， 通过实 时 土体会发生相对位移 ， 这对盾构隧道 的影 响比较严重 。
可 以很 好地弥 补 Ｆ ｝ Ｉ 现有的震害实例分析 ， 盾构隧道 的典型震 害形式可 以归纳 测量考察地基 与衬砌结构之 问的动 力作用机理 ， 纯理论 分析 的不足 ， 是一种必不可少的分析方 法。 为 如 下 ４个 方 面 ：
盾构隧道施工中的土压力与结构响应分析
盾构隧道施工中的土压力与结构响应分析盾构隧道是目前越来越广泛应用于城市地下交通和地下工程建设的一种先进的施工方法。
在盾构隧道的施工中，土压力和结构响应是必须要考虑的关键问题之一。
本文将对盾构隧道施工中的土压力与结构响应进行分析，以供工程师和施工人员参考。
一、土压力分析1. 土压力的形成和作用土压力是由于盾构机在推进过程中对土壤进行掘进而产生的。
掘进时，土壤会发生塑性变形并向盾构机的前端和两侧施加压力，形成土压力。
土压力的大小受到多种因素的影响，包括土壤的性质、盾构机的推进方式以及周围环境的约束等。
2. 土压力的计算方法盾构隧道施工中，土压力的计算主要采用传统的土力学理论和数值模拟方法。
传统的土力学理论包括库尔克曼公式、平衡条件等，可以用来计算平均土压力。
数值模拟方法则可以更精确地模拟盾构机的推进过程和土壤的变形情况，如有限元分析方法和离散元法等。
3. 土压力的影响因素土压力的大小受到多种因素的影响。
首先是土壤的性质，包括土壤的密实度、黏聚力、内摩擦角等。
其次是盾构机的推进方式和参数，包括推力、速度、导向力等。
此外，周围环境的约束也会对土压力产生影响，如地下水位的高低、岩石的强度等。
二、结构响应分析1. 结构响应的定义与分类结构响应是指盾构隧道在施工过程中受到土压力作用而产生的变形和位移。
结构响应可以分为水平位移、垂直位移和变形等几种形式。
水平位移是指隧道内壁在水平方向上的移动；垂直位移是指隧道内壁在垂直方向上的移动；变形是指隧道内壁在形状上的改变。
2. 结构响应的计算方法盾构隧道结构响应的计算方法主要有经验公式法、解析法和数值模拟法。
经验公式法是根据历史经验总结出来的计算公式，可以快速估算结构响应；解析法则是利用土力学和弹性力学理论进行解析计算，可以得到更精确的结果；数值模拟法包括有限元分析方法和边界元法等，通过建立复杂的有限元模型或边界元模型来模拟盾构隧道的结构响应。
3. 结构响应的控制与调整在盾构隧道的施工中，为了确保结构的安全和稳定，需要对结构响应进行控制和调整。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
盾构隧道纵向地震响应分析方法及其现状摘要纵向地震响应分析是盾构隧道抗震分析的重要研究内容和方向，国内外学者在此领域提出了多种计算方法。
文中论述了盾构隧道纵向地震响应特性，介绍了盾构隧道纵向地震响应分析基本原理和常见方法，并对各方法的优缺点进行了简要评述，指出了待改进的问题。
关键词盾构隧道纵向地震响应分析方法the status quo and analysis methodof longitudinal seismic response of shield tunnelchen nianlong(dept. of bridge engineering, tongji university, shanghai 200092)abstract: longitudinal seismic response analysis had been an important field in anti-seismic research of shield tunnel. at present, a variety of simplified calculation methods for longitudinal seismic analysis were advanced by scholars both at home and abroad. in this paper, the characteristics of longitudinal seismic response of shield tunnels were discussed, and the basic principle and the common methods were introduced.advantages and disadvantages of these methods were also pointed out. and the details which should be improved were indicated.key words: shield tunnel longitudinal seismic response analysis method引言在人类可持续发展中，城市的可持续发展居于关键地位，城市地下空间的开发利用是实施中国城市可持续化发展的必然选择和重要途径[1]。
特别是在城市交通方面，地铁由于快速、高效、环保等众多优点成为缓解地面交通压力的重要手段。
地铁的施工方法有多种，其中盾构法由于不影响城市交通，无污染、无噪声，且适合各种断面尺寸，在软土地基中应用最为广泛。
随着大断面、长区间的盾构隧道数量的增多，此类隧道抗震问题日益突出，尤其是在我国，有些出台轨道交通规划的城市处于较高的地震烈度区。
因此盾构隧道的抗震问题越来越受到地震工程界的重视。
由于盾构隧道为地下线状结构物，纵向延伸长度远大于断面尺寸，且周围被地基土包围，其抗震研究方法与地上结构相比有很大不同。
盾构隧道地震响应分析方法按空间考虑情况可以分为纵向和横向抗震计算方法。
目前，在盾构隧道纵向地震响应分析的领域内，国内外专家和学者提出了各种计算方法，而这些方法都是基于一定的假设条件的，各有各的优势与不足之处。
从工程设计实践方面来讲，在揭示盾构隧道纵向地震响应分析机理与本质的同时，实现简化设计，是非常有意义的。
1 地下结构地震反应特点地下结构在地震作用下的反应有突出的特点，现列举如下[2]: （1）地下结构的振动变形受周围地基土壤的约束显著，结构的动力反应一般不明显表现出自振的影响；（2）地下结构对周围地基震动的影响一般很小；（3）地下结构振动特性受地震波入射方向的影响很大；（4）地下结构在振动中各点的相位差别十分明显；（5）地下结构在振动中的地震反应受地震加速度大小的影响小；（6）地下结构的地震反应随埋深的变化不明显；总结起来，对地下结构地震反应起主要作用的因素是地基土的运动特性，结构形状的改变，影响相对较小，仅产生量的变化。
因此，在地下结构抗震的研究工作中，地震作用下地基土的运动特性的研究则占较大比重。
2 地下结构抗震理论的发展地下结构的自身动力反应特点，决定了它抗震分析的方法。
但是，在20世纪50年代，地下结构的抗震设计基本上还沿用地面结构的静力抗震设计方法。
60 年代初，前苏联学者将弹性力学理论应用于地下结构，以此求解均匀介质中地下结构的应力应变状态，得出了地下结构地震力的精确解和近似解[3]。
60 年代末，美国旧金山海湾地区在建设快速地铁运输系统(bart) 时，对地铁等地下结构的抗震问题进行了深入的研究，提出了地下结构并不抵御惯性力而是具有吸收强加变形的延性，同时不丧失承受静荷载能力的设计思想，并以此为基础提出了抗震设计标准[4] 。
70 年代，日本学者基于地震观测资料和模型试验资料，结合波动理论提出了反应位移法、应变传递法、地基抗力法等实用计算方法[5]，此方法在隧道等地下线管状结构的设计规范中得到体现，地下结构抗震研究取得重大突破。
近年来，随着电子计算机和数值仿真技术的不断发展，数值方法越来越多的应用到盾构隧道等地下结构的地震响应分析中，通常的数值方法主要有：有限元、有限差分、离散元和边界元方法。
由于有限元、有限差分法和离散元方法在几何形状复杂和非匀质、非线性问题方面具有优势，而边界元法在解决匀质、线性无限和半无限介质问题方面具有优势，所以国内外学者提出了结合两者优点的混合方法[6]。
3 盾构隧道纵向地震响应分析方法盾构隧道纵向地震响应分析方法名目繁多，而且有些称谓未必完全贴切。
从大的方面可以分为拟静力法和动力反应方法，拟静力法即把动力问题简化为静力问题，是工程设计常用方法。
拟静力法可按简化的方式分为：反应位移法、bart隧道抗震设计法和弹簧质点系分析法。
而动力反应方法是把盾构隧道和周围土体进行离散划分单元，通过地震波的输入来查看盾构隧道在地震作用下的反应。
下面对这些方法进行详细论述：3.1 反应位移法反应位移法[7]是日本学者在20世纪70年代提出的。
日本学者在观测中发现，周围地基变形对隧道结构的地震响应的影响要远远大于惯性力的影响，在此认识的基础上，提出了反应位移法。
该方法用弹性地基梁模拟隧道结构，将假定形式的地基土体的变形以已知条件的形式通过土弹簧施加给隧道结构，然后再计算隧道的内力。
该方法可以考虑不同的地震波入射角度及行波效应，计算量相对较小，可以通过数值和解析的方式求解。
3.2 bart隧道抗震设计方法bart隧道设计法[8]是美国20世纪60年代末修建旧金山海湾地区的快速运输系统（简称bart）中所建立的地下结构抗震设计准则。
该法思想是在抗震设计中，给结构提供有效的韧性来吸收土体强加给结构的变形，同时又不丧失其承受静载的能力，而不是以特定的单元去抵抗变形。
该法认为，隧道结构应设计成能够适应地层的弯曲变形，此时结构的最大单元应变根据波与结构斜交情况得出。
3.3 弹簧质点系分析法弹簧质点模型[9]是田村重四郎和冈本舜三于1976年提出的，该模型分别按隧道纵向和横向的水平振动进行分析，把表土沿隧道纵向划分为一系列垂直于隧道轴线的单元，每一个单元均用与其自振周期相同的质点-弹簧代替。
从而建立整个质点系的运动方程并求解，可以得到各换算质点的位移，据此可以算出隧道纵轴水平面上的土层位移，然后视隧道为一弹性地基梁，把上一步得到换算质点的位移带入弹性地基梁的方程中求得隧道轴向和横向位移，并计算隧道轴向内力和弯矩。
3.4 有限元动态模型分析法有限元动态模型法[10]根据地质纵剖图将地层直接进行单元划分而成。
实际工程中多采用二维模型，地震方向只限于隧道方向。
该方法可以直接考虑地层条件的变化，没有必要像质点模型那样进行特殊模型化处理。
但是此类模型节点数目庞大，因此所用的时间比质点模型多的多。
对于隧道与轴向垂直的问题，有必要用能考虑面外剪切变形的二维模型甚至是三维模型，如果用三维模型的话，可将隧道与轴向垂直的地基条件的变化考虑在内。
但是加上对隧道纵向的分析研究范围，其数值分析作业量更大。
所以此类模型一般用于分析地质条件突变和隧道结构变化处。
孔戈等基于二维动力有限元提出了一种改进的反应位移法[11]。
此方法不采用常规反应位移法地震动输入为正弦波的假定，首先对地基自由场利用二维有限单元进行离散，再以实际的地震波为输入计算得到隧道对应位置地基位移时程，然后通过土弹簧施加于结构，得到结构内力及位移反应时程。
上海交通大学王新[12]采用显式计算有限元软件ls-dyna 对上海长江隧道及周围土体进行了三维建模，整体模型包含200万个单元，249万个节点。
模型模拟了土体的非线性本构，采取分区并行计算的方式。
由于模型过于庞大，在上海市超级计算中心的曙光5000a上耗时巨大才得以完成。
此例充分说明大规模的有限元问题，在单机计算几乎是不可能的，并行计算是解决大型问题的有效方式。
4 各方法基本假定和计算结果分析前文提到的各种算法都是基于一定的假定条件才成立的，各有各的适用场合和不足之处，下面对它们的假定条件和不足做简要分析。
4.1反应位移法该方法把地基土在地震作用的反应位移模式假定为在纵向为正弦波而在深度方向为余弦波的形式，而且周期和方向单一，反应模型过于理想化。
该方法用土弹簧模拟的地基和结构的相互作用，土弹簧的刚度系数无法准确确定，但是此项参数却是对结果有至关重要的影响。
除此之外波速和振幅的确定方法也带有一定主观和随意性。
4.2 bart隧道抗震设计方法bart该法假设地震期间周围地基土体是完整的，土体的刚度比隧道本身大，所以土在地震力的作用下产生变形，将迫使隧道也产生相同的变形，不考虑土和结构之间的相互作用。
其不足之处在于，此方法只求出地震波传播时地震波特性不变的情况下隧道产生的应力和应变，却没有考虑到沿隧道轴向地基的不均匀性，而使地震力可能产生变化的情况。
4.3 弹簧质点系分析法弹簧质点系模型假定围岩是由单一的表土层和其下方的坚硬基岩组成，其自振特性不受隧道存在的影响，表土层的剪切振动基本振型对隧道在地震中产生的应变起主导作用；隧道的自身惯性力对动力形态影响很小，分析中可以不考虑；隧道变形可以根据围岩变形计算，并视隧道为一弹性地基梁。
弹簧质点系模型虽然弥补了bart方法不能考虑地基不均匀性的不足，但是该方法只考虑地基土的一阶剪切振动，质点只能水平振动，且地震动输入为一致性输入而不能考虑行波效应。
4.4有限元动态模型分析法整体有限元模型虽然能够模拟地基土和结构的非线性行为，计算出结构在各个时刻的内力和变形状态，但是建模和计算时间往往较长，而且动力有限元尤其是做非线性分析时不能回避地震动输入、阻尼、人工边界、土的非线性本构关系等一系列难点问题。