我国大陆已查明的活动断层至少有495条,随着我国西部大开发的推进和川藏铁路的建设发展,隧道工程选线设计时穿越或跨越活动断层已经成为不可避免的事件。目前,活动断层探测与精确定位研究已经取得很大进展,因此亟需研究把握活动断层对于隧道工程的危害性和隧道在断层作用下的反应行为和灾变机理。从活动断层本身的地球物理学变化机制出发,开展跨断层工程的抗位错和抗震研究具有较高的科学价值和工程意义。本文针对跨活动断层隧道的关键科学问题,开展了活动断层危害性调研和隧道在活动断层位错与地震动作用下的灾变过程和破坏机理研究。针对近断层区域的地震动特点,提出了一种合理的近场地震动选取方法,对比分析了不同幅值和周期速度脉冲对隧道衬砌损伤分布的影响;提出了一种基于小波分析的最强速度脉冲识别算法,并建立了脉冲峰值、周期与震级和断层距的统计模型;同时对断层面上的位错分布情况进行探讨,提出了一种考虑断层面上位错不均匀性的新型位错分布模式,分析了土体层状构造、断层破裂面上位错分布和错动输入方法导致的计算误差,建立了一种精细化的断层错动输入方法;最后开展了位错与地震动的共同作用输入研究,探究了位错与地震动的单独作用和共同作用给隧道带来的不同破坏效应。主要研究工作总结如下:（1）基于粘弹性人工边界和等效节点力方法提出了一套适用于任意入射角度的地震平面波输入方法。研究对选用粘弹性人工边界的准确性和鲁棒性进行分析,确定了合理的粘弹性边界参数,进而基于坐标系转换原理建立了任意入射角度的地震平面波输入,实现了边界节点等效力计算方法的大幅度简化;编制MATLAB程序对ABAQUS进行二次开发,并通过算例验证了本文输入方法的准确性,可为近断层工程的抗震分析提供理论支撑。（2）提出了一种合理的近场地震动选取方法,充分考虑了近场地震动的速度脉冲效应和场地特征,并应用Mavroeidis提出的数学模型,对比分析了不同幅值和周期速度脉冲对隧道衬砌损伤分布的影响。（3）基于小波分析提出一种考虑地震波三方向分量的最强速度脉冲识别算法,对三向正交分量使用连续小波变换来识别具有最大能量的速度脉冲方向。在考虑三向分量之后,本文算法使脉冲分类结果出现明显的扩充,尤其对于震级7～8级的地震,本文算法可以更有效地对脉冲型地震动记录进行识别。（4）对基于凹凸体理论的新型位错分布模式进行了探讨,以1989年Mw6.95级Loma Prieta地震为例验证了凹凸体分布模式相比于均匀分布模式的合理性和准确性。（5）应用Hankel变换和Thomson-Haskell传播算法求得了分层土体的空间域变形场,并基于正交归一化技术解决了数值稳定性问题,实现了任意半无限空间成层土体的断层位错输入。探究了土体层状构造、断层破裂面上位错分布和错动输入方法在同震变形场计算中带来的误差,并提出了精细化的断层抗位错分析输入方法（6）结合粘弹性人工边界和等效节点力输入方法,建立了将断层位错由静力过程转化为动力过程的新型输入方法,实现了断层位错与地震动共同作用的准确输入。从活动断层的破裂过程出发,分别探究了位错与地震动单独作用和共同作用给隧道带来的不同破坏效应,对比了隧道衬砌典型位置的应力和损伤分布变化情况,结果表明,位错与地震动的共同作用导致拉伸损伤峰值和压缩损伤峰值都出现增大。隧道衬砌受到的拉伸损伤比压缩损伤更为严重,位错与地震动共同作用导致的拉伸损伤峰值增加主要集中在拱肩和拱脚,在抗震设防时需要予以重视。