海底隧道作为地下生命线工程的一种,具有较强的抗破坏能力和抗震性能,其运营特点是可全天候运营不受恶劣天气的影响,建成后对海洋生态环境的影响和破坏程度小,有利于生态经济的可持续发展,因此,海底隧道一般作为跨海通道建设的优选方案。但由于沿海地区多是断层活跃区,海底隧道的选线会不可避免地穿越断层带,断层活动必然对海底隧道结构的安全造成一定程度的威胁。纵观国内外对跨断层海底隧道的研究,大都局限在具体地区的具体工程,而相关规范对此类工况考虑不足,所以跨断层海底隧道在断层作用下的响应分析亟待做出进一步研究和补充。本文通过利用ABAQUS有限元分析软件并结合必要的相关分析计算理论对跨断层海底隧道在断层错动作用下的响应进行了数值模拟与分析,并为海底隧道工程的设计与建设提供参考,本文研究的主要内容有:(1)对处于复杂环境与荷载工况下的海底隧道进行合理的模型简化和基本假设,把钢筋混凝土衬砌结构等效为均质的等效材料,在混凝土塑性损伤模型的理论基础上给出钢筋混凝土衬砌结构等效后的本构模型,引入无限元方法理论,并在此基础上利用ABAQUS建立跨越断层活动带的隧道的有限元分析模型,完成对有限元分析模型的合理性验证。(2)分别从正断层、逆断层和走滑断层这三种类型的断层展开研究讨论,对断层作用下跨断层海底隧道的破坏形式和失效模式进行分析和总结;提出了海底隧道在断层作用下的安全性能评价的评价指标和评价标准;在隧道衬砌结构的安全评价标准的基础上,完成了跨断层海底隧道分别在正断层、逆断层和走滑断层作用下的响应分析、破坏过程以及衬砌结构的安全评价。(3)由于海底隧道所处的环境与荷载工况较复杂,结构响应在不同影响因素条件下也是多变的,以渤海海峡跨海通道工程建设为背景,在选定埋深、隧道类型,确定围岩条件和海水静压力等条件的情况下,改变不同的衬砌刚度、不同的隧道衬砌外径以及改变隧道穿越断层面的角度,利用控制变量法分析海底隧道在断层错动作用下的力学响应变化趋势,为海底隧道的设计和建设提供参考。