长大隧道穿越断层破碎带施工时容易出现变形、坍塌等灾害问题,严重影响施工安全和进度、危害人员的安全。目前,安全快速穿越断层破碎带的施工技术尚不成熟。因此,对隧道穿越断层破碎带所面临的安全快速施工问题展开系统研究具有重要的现实意义。本文以新建某铁路隧道为工程背景,首先总结了隧道穿越断层破碎带围岩稳定性分析、隧道支护理论和方法的研究现状,其次对隧道穿越不同倾角断层破碎带的围岩及支护结构变形、受力、安全性进行了研究,再次对该工程施工参数进行了优化分析,最后对隧道穿越断层破碎带的现场监测数据进行了分析。本文主要研究内容及成果如下:(1)断层破碎带倾角对隧道稳定性影响研究结合依托工程的地质构造,通过三维数值模拟,首先分析并总结了隧道穿越不同倾角(如75°、90°、105°)断层破碎带时隧道结构变形和受力的变化规律,然后探讨了隧道开挖做与不做初期支护的可行性,分析并总结出超前加固的必要性,最后对隧道穿越断层破碎带的超前加固作用进行了数值分析,并对隧道结构进行安全性评价,验证了超前加固的有效性。(2)隧道穿越断层破碎带施工参数优化研究结合新建某铁路隧道具体的施工方法及支护设计,通过三维数值模拟,对隧道开挖进尺和加固区厚度进行优化,从隧道结构变形、受力、安全性等方面进行了对比分析,总结了不同施工参数对隧道的影响规律,最终确定了合理施工参数,以保证隧道工程安全快速施工。(3)隧道变形及受力监测数据分析结合隧道典型断面的现场监测数据,首先分析了上下台阶开挖支护对隧道产生变形的贡献,然后对比分析了初衬和二衬分别对隧道结构变形和受力的作用及它们各自功能和贡献,初期支护的荷载分担比例为69.3%,二次衬砌的荷载分担比例为30.7%,最后将现场监测数据与数值计算结果进行了对比分析,从而验证了数值模拟方法和分析思路的合理性,以便更好地指导类似工程设计和施工。总之,本文从多方面分析了断层破碎带对隧道开挖的影响规律,验证了断层破碎带地段隧道开挖“管超前、短进尺”的合理性,对隧道穿越断层破碎带的研究思路作了补充和完善,同时也为本工程和类似工程提供参考。