位于高烈度地区的山岭隧道在地震过程往往会发生较为严重的破坏,特别是穿越断层破碎带的山岭隧道。穿越断层破碎带的隧道,其衬砌会在地震时发生开裂、剪切破坏甚至垮塌。一直以来对于穿越断层破碎带隧道的抗震设防与减震研究是隧道工程建设中的重点与难点,研究穿越断层破碎带山岭隧道的地震响应规律,有助于为穿越断层破碎带隧道的抗震、减震设计与研究提供依据,以达到能提高穿越断层破碎带隧道抗震能力的目的。论文以棋盘石隧道工程实例为依托,研究了在不同方向输入地震加速度时,该隧道穿越断层破碎带区段的地震响应规律,找到了隧道在地震作用下的最不利位置,对隧道衬砌各监测点进行了安全性分析。具体的内容有:(1)通过查阅资料、阅读文献,确定了论文的技术路线,通过学习借鉴断层运动机理和地震响应动力原理的相关研究,确定了建模所需的接触模型和本构模型,并通过查阅资料和计算,确定其各项参数。(2)根据隧址场地的地震资料,确定隧址区域地震烈度为Ⅷ度,然后使用SeismoSignal软件,对汶川波先后进行了截取、衰减、带通滤波和基线校正等处理,最终生成了符合隧址场地实际情况的地震加速度。(3)使用有限元软件对棋盘石隧道穿越断层破碎带段的隧道进行了建模计算,分析了隧道衬砌在地震荷载沿隧道横向、纵向、竖向和三向同时输入时的加速度、位移、内力和应力的响应规律,计算得出:(1)断层破碎带对隧道结构的加速度响应有明显的放大作用,在地震加速度分别沿隧道横向、纵向和竖向输入时,破碎带中的衬砌加速度响应分别放大了8.66%,13.83%和27.83%;(2)隧道衬砌位移表现为围岩越差相对位移越大,埋深较深的衬砌相对位移要小于埋深较浅的衬砌相对位移;(3)隧道衬砌轴力与剪力的最大值基本全部发生在断层界面处断面拱脚与墙角位置,弯矩最大值都发生在位于断层破碎带中间区域的墙角位置,在断层界面处隧道衬砌会发生应力集中,应力最大值全部发生在断层界面处断面拱脚与墙角位置。(4)对隧道进行安全性分析得出:使用安全系数法时,隧道衬砌的96个监测点中有33个监测点不满足规范中对于偏心受压构件安全系数的要求,属于大偏心受压,易发生开裂破坏,这其中有30个点位于断层破碎带中的衬砌拱顶、仰拱和墙角位置。使用容许应力法时,位于断层界面和断层破碎带中的隧道衬砌拱脚、墙角和仰拱位置的监测点所受剪应力都超过了其混凝土容许应力,易受到剪切破坏。