由于快速准时、安全舒适、绿色环保、覆盖面广、运量大等优点,城市轨道交通在世界各国得到了迅速发展。我国已有40多个城市开通运营城市轨道交通,通车里程和客流规模都已居世界首位,远期规划里程更高达3.5万公里。然而,随着线路网络密集度的不断增加以及人们对出行便捷和效率的要求不断提高,线路距离建筑物越来越近,列车的运量和速度也越来越高,其引起的环境振动、线路基础不均匀沉降、线路结构变形、沿线建筑物结构受损等问题也越发严重。尤其是近年来,我国许多城市加强了TOD（transit-oriented development,以公共交通为导向的开发）模式的综合开发,使得这些问题更加突出。而车致环境振动是诱发这些问题的关键因素。开展车致环境振动理论模型与预测方法的研究,对健全线路规划与环境影响预测及评价体系,完善线路基础结构设计理论与养护维修技术,进一步明确轨道减隔振措施选取依据都具有重要意义。本文在简要回顾国内外相关理论研究的历史与现状后,以车辆系统动力学、轨道系统动力学、结构动力学、弹性力学、半解析数值方法和有限元方法为基础,针对地铁车致环境振动问题,以轮轨相互作用关系、轨隧相互作用关系为纽带,将列车、轨道、隧道和土体作为一个耦合大系统,应用数值仿真的方法研究车致隧道和土体的动力学响应;在此基础上,建立较为精细的隧道-土体-建筑系统三维有限元模型分析车致地铁上盖大型建筑物振动,以考虑建筑物的结构型式、几何尺寸和动力学参数的影响。列车-轨道-隧道-土体系统动力学模型的正确性和完善程度对仿真结果的可靠性和准确性起着决定性的作用。为此,本文首先建立了比较完备的地铁车辆动力学模型,模型中车辆简化为具有一、二系悬挂系统的多刚体系统,充分考虑了车体、构架、轮对和轴箱的运动及悬挂系统的非线性,并建立了能够准确描述线路实际空间位置并适合动力学分析的线路平面模型和纵断面模型。其次,建立了地铁线路常用轨道结构的空间动力学模型,模型中钢轨被视为离散弹性点支承的Euler梁,并基于Kirchohhff弹性薄板理论和中厚板振动一般性理论,建立了两种道床板垂向运动模型。然后,考虑轨道基础和隧道注浆区的影响,分别采用圆柱形复合层薄壳模型和半解析-半数值的柱状层单元,建立了两种隧道-土体系统动力学模型。最后,利用轮轨相互作用关系和轨隧相互作用关系将列车、轨道、隧道和土体的动力学模型耦合,形成列车-轨道-隧道-土体系统动力学模型,以轨道不平顺作为整个系统的激励,采用多步长显隐式混合的数值积分方法对整个系统进行数值求解。并编制了列车-轨道-隧道-土体系统动力学仿真程序TTTSSIM。通过与商业多体动力学软件SIMPACK、室内全尺寸浮置板轨道试验、现场锤击试验及线路运行实测结果的全面对比,验证所建模型及仿真程序TTTSSIM的准确性和可靠性。采用数值实验的方法,确定了列车-轨道-隧道-土体系统动力学建模的一些关键参数。然后利用TTTSSIM分析了线路状态和车速对车致隧道-土体系统振动及土体动应力的影响。利用列车-轨道-隧道-土体系统动力学模型,结合地铁隧道上盖大型建筑物的实际工程项目,对列车运行所致建筑结构的振动进行预测。根据相关标准对结果进行系统、全面的评价,并对基础隔振措施的减振效果进行评估。