随着我国铁路事业的迅速发展,铁路隧道的建设需求和重要性日益明显。我国西部地区的地质条件复杂,断层活动频繁,性状各异。因此,在线路选择过程中,隧道往往难以避免地穿越断裂破碎带。把握隧道工程的地质条件和地震背景,分析具有发震可能的活动断层于隧道工程的危害性,保证跨越活动断层隧道工程在断层错动下的安全,对于我国西部地区工程建设具有非常重要的意义。本文以成兰线新建铁路隧道工程穿越汶川地震断裂带为研究背景,在研究分析西部地区主要断裂的破裂参数与主要隧道震害地基础上,提出了穿越活动断层隧道的抗错动方案与方法设计,通过基于有限元法的三维数值模拟进行隧道工程穿越断层的抗位错机理与抗错动措施方法的效果验证研究。本文首先简要叙述跨越活动断层隧道的抗震计算的发展概况,总结目前国内外地下结构的抗震及抗错动计算理论和研究方法,并对汶川5.12特大地震在近断层区域的隧道震害资料进行分析,归纳总结不同震级下隧道的破坏程度与其距活动断裂距离之间的相关性。其次,通过总结中国西部地区历史地震参数,得出反映我国西部地区的地震震级与破裂参数之间的对应关系。然后提出断层隧道的抗错动设计方法,主要包括连续抗震缝方法与超挖相关措施。在提出合理的抗错动设计方法的基础上,选择典型的活动断层衬砌结构形式,建立近断层区段的围岩-结构体系模型,通过数值模拟计算的方式研究确认结构的抗震性能。对比分析在不同断层倾角、不同的断裂破碎带宽度以及不同抗震缝间距条件下,隧道的位移响应、结构变形和衬砌内力变化规律,以及隧道结构的混凝土损伤情况。再次,对高强钢筋在隧道衬砌上的应用进行数值模拟,对比分析在普通钢筋、高强钢筋以及普通钢筋、高强钢筋配合使用条件下,跨断层隧道衬砌的变形以及破坏规律。