本文以青岛胶州湾海底隧道工程为背景,依托国家863项目“复杂地质条件下隧道施工地质灾害预警装备与系统研究”,针对长大和复杂地质条件下隧道施工地质灾害频发的情况,基于大量参考文献的调研和总结,在分析断层破碎带成因、构造特点以及影响断层破碎带隧道开挖围岩稳定性主控因素的基础上,通过数值模拟和理论分析提出了断层破碎带隧道施工地质灾害的预报和预警方法。取得的主要研究成果如下:1)在对大量的断层破碎带超前地质预报方法的资料进行分析研究的基础上,总结了目前断层破碎带隧道超前地质预报的方法特点及效果。通过对预报类型特点的分析,对目前断层破碎带地区采用的隧道超前地质预报方法的现状及发展趋势有了清楚和全面的认识。2)在研究影响断层破碎带隧道开挖围岩稳定性主控因素基础上,通过数值模拟计算分析了各主要影响因素变化对隧道围岩稳定性的影响。考虑隧道与断层破碎带的空间关系,数值模拟计算中将断层破碎带隧道施工的计算模型分为断层破碎带走向与隧道轴线正交、平行、斜交三种类型,在这三种类型的计算中分别再考虑影响断层破碎带隧道施工围岩稳定性的各类因素(断层破碎带倾角、节理及充填物性质、围岩等级、断层破碎带宽度、隧道埋深及初始地应力等),根据隧道及周围围岩变形规律的分析,初步得出了地质灾害发生的临界点和隧道距断层破碎带安全距离(预警距离)的关系。3)综合分析评价了现有各类超前地质预报方法,得出目前断层破碎带隧道施工超前地质预报中存在的主要问题为:(1)断层破碎带的判读缺乏明确的指标,更多的是依赖于经验;(2)对断层破碎带的定位精度不高;(3)预报围岩工程类别的变化方面还缺乏可靠的依据。另外,还得出目前断层破碎带超前地质预报地震波法难于进行目标体的几何结构成像、目标体物性结构反演成像及复杂地质体结构探测。针对以上这些问题,本文基于“四个结合”原则(长期预报与中短期预报相结合、多种物探方法相结合、洞内探测与洞外探测相结合、工程物探与工程地质分析相结合)提出了有效探测断层破碎带的综合超前地质预报方法。4)通过以上研究总结出超前地质预报信息与灾害预报预警之间的最佳联系。将基于地质灾害超前预报详细程度及可靠度的预报方法进行分类;同时将超前预报的预报结果与数值模拟计算结果相结合对断层破碎带隧道施工危害程度进行了分类,并提出了各类情况下的预警距离及防治断层破碎带隧道施工地质灾害的简单预案。