随着我国交通建设的迅猛发展,地上空间已基本被利用消耗殆尽,因此出现了大量近接交叉及地下工程,如公路—铁路、铁路—铁路、公路—公路及地铁隧道之间难免会出现结构交叉和空间交叉的情况。而对于小净距立体交叉隧道结构,在地震荷载作用下会受到多种地震荷载效应的作用,导致其所产生的地震惯性力较大;同时由于围岩之间的相互影响较大,交叉隧道可能会成为全线最为薄弱的区段,若发生地震破坏,将会造成严重的后果。目前针对于立体交叉隧道在地震荷载作用下的模型试验研究还未取得实质性突破,且对立体交叉隧道动力学中地震波频谱特性的研究几乎处于空白。因此,为了研究立体交叉隧道在地震荷载作用下的破坏过程及复杂的动力响应特性,选取典型空间正交型及斜交型立体隧道开展了大型振动台模型试验。通过加速度、应变响应及频谱特性对地震波传播及能量分布特性进行了定量分析,并在此基础上对地震荷载作用下小净距立体隧道的动力响应特征及变形破坏模式进行了总结,最后通过三维数值模拟计算对振动台试验结果的合理性和准确性进行了验证。研究得到以下结论:（1）空间正交型及斜交型立体隧道的地震响应表现出不同的规律:对于空间正交型立体隧道,其拱顶处地震响应都表现出线性分布的特性,而上跨隧道仰拱处的加速度峰值呈现出非线性、非平稳性增大的特点。而对于空间斜交型立体隧道,上跨和下穿隧道拱顶处加速度峰值最大,呈“抛物线”分布;而仰拱处的加速度响应具有明显的趋表效应,沿水平向基本呈“弧形”分布。（2）不同于单一隧道围岩中加速度的放大效应,在立体交叉隧道工程中由于地震波会在两隧道之间进行反射及折射,在空间中产生加速度的“叠加效应”,导致在交叉区段围岩内的加速度响应异常增大,易成为隧道结构抗震的薄弱环节。（3）对于隧道的轴向应变响应,空间正交型上跨隧道的应变响应基本整体小于下穿隧道,而空间斜交型情况正好相反即上跨隧道的应变响应基本整体大于下穿隧道;说明交叉类型及角度会对立体隧道的地震响应产生一定影响,且两隧道净距越小,交角越小,其上跨隧道可能产生的变形及损伤越大。（4）低频小波分量的地震波在立体交叉隧道破坏过程中起主导作用;且随着输入地震波幅值的增大,出现“频率能量占比迁移现象”,即频率成分的能量占比逐渐由第一频段向第二频段迁移即由（0.1～6.26 Hz）迁移至（6.26～12.51 Hz）,但仍由第一频带起主导作用。（5）空间立体交叉隧道模型的破坏具有明显地变形阶段:弹性阶段（0.1g～0.15g）、塑性阶段（0.2g～0.3g）及破坏阶段（0.4g～0.6g）。破坏变形由坡顶开始沿上跨隧道至下穿隧道出现裂缝,且上跨隧道的破坏程度较下穿隧道更为严重,同时拱顶处出现的裂缝更为集中;随着继续加载之后出现了由坡顶至上跨隧道顶部的贯通裂缝,坡体基本失稳,模型基本破坏。