隧道跨断层处是地震作用时隧道震害最严重的位置之一,随着我国交通基础建设的大发展,越来越多的隧道将会不可避免地穿越断层破碎带,开展高烈度跨断层隧道抗减震技术的研究具有重要的科学和工程意义。本文基于弹性地基梁理论,提出了剪扭柔性接头力学模型,建立了设置多个柔性剪扭接头的隧道的力学模型,同时建立了穿越断层隧道设置剪扭柔性接头的力学模型,提出了跨断层隧道设置剪扭柔性接头的纵向响应简化分析方法,揭示了隧道不同衬砌刚度、不同围岩性质、不同断层错动量对衬砌地震响应的影响规律,并研究了不同接头类型和不同接头刚度对隧道衬砌的减震效果,为跨断层隧道的分节段柔性接头设计提供了理论依据。最后基于接头力学模型提出了具体的接头形式,依托汶川地震中震害严重的都汶高速公路龙溪隧道工程,开展了跨断层隧道设置柔性接头的模型试验。具体的研究工作、研究结论如下:（1）以铁木辛柯梁模型模拟衬砌节段,采用拉压弹簧和扭转弹簧模拟柔性接头的力学行为,同时建立了设置多个剪扭柔性接头的隧道的力学模型,基于格林函数法推导了隧道设置多个剪扭柔性接头的纵向稳态响应解析解。通过理论分析解与有限元结果的对比发现,衬砌的位移响应和转角响应的解析解与数值解吻合较好,验证了理论解析解的正确性。理论分析表明,剪扭柔性接头的设置,增大了衬砌在接头位置的可允许变形能力;拉压弹簧对衬砌响应的影响要大于扭转弹簧对衬砌响应的影响。（2）建立了穿越断层隧道设置剪扭柔性接头的力学模型,推导了地震震动下跨断层分段接头隧道稳态动力响应解析解,深入研究了不同边界、不同衬砌刚度、不同断层围岩性质和不同接头对衬砌位移响应、转角响应以及内力的影响。研究表明两端自由边界相对更适用于分析跨断层分段接头隧道动力响应问题。穿越断层隧道的内力响应极值主要分布在断层中部位置以及断层与上下盘接触段,是抗震设防需要重点考虑的位置。增大衬砌刚度能减小衬砌的位移响应和扭转响应,但是会增大衬砌的内力响应值。地震动作用下断层破碎带宽度的增大使断层对隧道的位移响应影响范围、转角响应影响范围和内力响应影响范围均增大。加固断层带软弱围岩可以减小断层对隧道内力的影响范围。同时研究得到了地震震动下不同工况下接头刚度一定时衬砌节段之间的可允许位移差和转角差。（3）通过引入沃尔泰拉位移场公式,推导了断层错动下设置剪扭柔性接头的隧道的纵向稳态响应解析解,分析了不同断层错动量、不同衬砌厚度、不同开挖外径、不同衬砌材料刚度、不同断层围岩性质、不同接头刚度对隧道衬砌的变形和内力的影响。断层位错量越大,接头位置的位移响应差越大,柔性接头可以有效减小断层错动下发生的衬砌扭转响应、内力响应。增大衬砌厚度、开挖外径、以及衬砌材料刚度虽减小了隧道衬砌的变形,但同时增大了衬砌的内力响应值。随着衬砌厚度、开挖外径、以及衬砌材料刚度的增大,设置柔性接头衬砌的转角响应值、内力响应值相比普通衬砌减小的幅度也增大,接头的减震效果越显著。同时研究得到了断层错动下不同工况下接头刚度一定时衬砌节段之间的可允许位移差和转角差。（4）无论隧道受到断层错动的影响还是地震动的影响,减小剪扭柔性接头的刚度都可以有效得增大衬砌节段之间的可变形能力,增大衬砌节段之间的可允许位移响应差,从而减小了隧道衬砌节段上的内力,减小断层对衬砌纵向响应的影响范围。从衬砌的内力分析可知,接头的刚度越小,衬砌上的内力越小。因此,既要满足隧道承受静载的能力,又要使隧道在地震作用下受断层影响较小,选取合适的柔性接头刚度值。（5）开展模型试验再现了地震时断层错动和地震动综合作用对跨断层隧道的影响。提出了“引”和“让”的抗震设计新理念。基于此设计思路设计的两种接头均减小了地震能量沿隧道轴向的传递,有效地减少了对隧道衬砌的破坏。两组试验震后均出现了沿隧道纵向理想的变形模式—阶梯状变形。两组试验都几乎未见隧道衬砌发生剪切破坏,围岩的剪切变形主要由接头承担。跨越断裂带隧道震害既受黏滑错动的影响,又受地震震动的影响,黏滑错动是造成隧道震害的主控因素,但是地震震动会加剧隧道结构破坏。