西安地裂缝是一种特殊的城市地质灾害,到目前为止西安城市轨道交通建设均采用浅埋暗(明)挖隧道通过地裂缝。但随着地铁规划线路的增加,与地裂缝相交地段均采用矿山法隧道则面临施工成本高、工期长和风险大等问题,能否采用盾构隧道通过地裂缝从西安地铁建设至今一直争论不休,也成为了工程界的重要焦点。本文针对西安地铁建设中面临的地裂缝问题,以在建地铁8号线(环线)穿越城区大部分地裂缝为工程背景,在结合已有研究成果和地裂缝野外调查与监测资料分析的基础上,对地裂缝进行了活动性分级。基于室内物理模型试验,结合有限元数值模拟,揭示了地裂缝错动下盾构隧道的变形破坏机理,确定了常规盾构隧道能够承受的地裂缝极限位错量,对地裂缝场地盾构适宜性进行分析并提出了相应的应对措施,取得了以下研究成果:(1)基于野外调查和监测资料,分析了西安地裂缝目前的活动特征及其影响因素,提出了地裂缝活动性分级原则,并以地铁8号线沿线地裂缝为例进行了分级划分,为地铁盾构隧道穿越地裂缝场地的选择提供依据。(2)基于室内物理模型试验,结合相应的数值模拟计算,揭示了地裂缝错动下盾构隧道的变形破坏机理及结构的受影响范围,确定了常规盾构隧道能够承受的地裂缝极限位错量为s=20cm,为盾构穿越地裂缝场地的可行性奠定了基础。(3)选择典型地裂缝场地,构建了不同工况盾构隧道与地裂缝带的地质力学模型,基于有限元数值模拟计算,揭示了地裂缝错动作用下盾构隧道的结构性状,提出了盾构穿越地裂缝带的最优结构断面尺寸和最佳拼装方式,可为西安地铁在地裂缝场地的盾构隧道选型提供指导。(4)基于地铁隧道地裂缝荷载(挟持力)计算法,计算了地裂缝场地盾构隧道管片衬砌截面内力变化情况,认为考虑挟持力荷载的梁-弹簧模型结果可为工程设计时的内力校核提供依据。(5)考虑地铁盾构隧道特性与西安地裂缝的复杂性,对地裂缝场地盾构适宜性进行了分析,从结构和辅助措施等方面针对可采用盾构隧道穿越的不同活动级别的地裂缝场地提出了相应的方案,可为西安地铁盾构隧道穿越地裂缝的设计提供参考。