我国岩溶区分布较广,遍及多个地区,由于岩溶区中地下水和地面水相互作用,岩溶区周围岩性较差,发育着各种类型的溶洞,对隧道施工建设造成一定的安全隐患,同时在地震作用下,这种隐患会显得更加明显,因此针对处于岩溶地质条件下的隐伏溶洞对隧道的动力响应分析尤为重要。本文以新桐子岭铁路隧道工程为研究背景,采用MIDAS GTS NX软件进行有限元数值模拟,讨论了溶洞在隧道不同位置、不同外边距,不同溶洞形态和不同溶洞填充等共计22种工况时围岩稳定性和二衬结构安全性的规律。本文研究内容如下:(1)对隧道各阶段的应力状态进行了分析和论述,阐述了本文运用的隧道围岩稳定性和衬砌结构安全性的判据。(2)阐述了模型的建立及参数简化、地震波的选取、边界条件的选取、特征值分析原理、时程分析原理等动力分析关键问题,建立隧道埋深为2D~12D(D为隧道跨径6.25m)共计6个有限元模型进行计算分析,确定了后续数值模拟时的隧道埋深为8D。(3)利用有限元软件分析在地震作用下,溶洞在隧道左侧、顶部、底部和溶洞与隧道外边距为0m(无溶洞)、1m、3m、5m、7m时围岩和二衬各8个节点的位移和应力值,得到了围岩和二衬的地震动力响应规律,计算得出了围岩和二衬的安全系数。(4)结合新桐子岭隧道溶洞的实际情况,建立计算模型,分析在地震作用下,溶洞形态为球形、椭球型、柱形和溶洞填充物为无填充、半填充、全填充时围岩和二衬各8个节点的位移和应力值,得到了围岩和二衬的地震动力响应规律,计算得出了围岩和二衬的安全系数。