随着一带一路战略的不断推进，大量公路、铁路隧道及水工隧洞工程不可避免的修建在高烈度地震区。震害调查表明，断层错动是导致跨断层隧道破坏的主要原因。因此，深入研究跨断层隧道的震害机理并提出相应的抗震技术不仅具有较高的理论价值，还具有良好的应用前景。本文以跨断层隧道为研究对象，应用非线性有限元方法，分别研究了断层错动及强震作用下隧道衬砌受力与变形特性，揭示了跨断层隧道的震害机理;并在此基础上提出了隧道抗断及减震技术。本文主要研究成果如下:　　(1)针对断层错动作用，通过系统的理论及数值分析研究了断层错动作用下隧道的受力与变形特征。分析了断层要素（如倾角、走向和错动形式等）对隧道衬砌响应的影响规律，结果表明:断层错动作用主要影响断层带及其两侧一定范围内衬砌结构的变形与受力形态，影响范围受断层宽度影响显著。基于衬砌截面最小安全系数提出了隧道抗断设防长度确定方法，隧道抗断设防长度随断层宽度的增加而增加，但断层带两侧设防长度随断层宽度的增加略有减小。　　(2)基于断层错动对衬砌响应的影响规律，研究了两类抗断技术（铰接与超挖）的抗错断效果及适用性。结果表明两者均能够显著降低衬砌内力;铰接适用于断层宽度较大的情况，而后者适用于断层宽度较小且变形较集中的情况。　　针对铰接技术，随着柔性连接材料刚度的降低，衬砌内力不断减小;当柔性连接材料与衬砌混凝土的弹模比小于1/100后，衬砌内力的减小幅度趋于稳定。同时，对柔性连接的空间位置进行了优化，提出了跨缝布置的柔性连接方式。　　对于超挖设计，在错动量一定的情况下，随着超挖量的增加，衬砌内力不断减小;当超挖量大于断层错动量后，衬砌内力受超挖量影响较小。因此，综合考虑安全与经济因素，建议超挖量取断层错动量。　　(3)研发了一种适用于铰接设计的柔性材料—聚乙烯醇纤维塑性混凝土。该材料与传统塑性混凝土相比，其抗拉强度、延性与韧性明显增强，在铰接式衬砌中能够通过自身变形适应断层的错动位移。通过系统的力学性能试验，确定了最优纤维体积掺率为0.2％，该体积掺率下纤维塑性混凝土的单轴压缩强度、弹性模量、拉压强度比分别达到3.1MPa、0.5GPa和0.2。　　(4)针对地震动作用，采用非线性动力有限元方法研究了地震动作用下衬砌的动力响应，通过参数分析研究了地震动强度、断层倾角等因素对衬砌响应的影响规律。结果表明:断层破碎带处衬砌的响应明显大于正常区段，断层破碎带及其两侧2～3倍洞径范围为重点设防区。抗震设防长度受断层及其两侧围岩力学性质影响，断层破碎带与两侧围岩力学性质差别不同时，抗震设防范围有所不同。　　(5)针对地震动作用引发的隧道跨断层段的震害，研究了横向减震层与纵向抗震缝两种减震措施的效果与适用性。分析了减震层厚度对衬砌响应的影响规律，综合考虑减震效果与经济成本，建议减震层厚度取10cm左右。　　研究了减震缝的布置形式及间距对减震效果的影响，结果表明:断层破碎带两侧隧道初期支护与二次衬砌可交错设置抗震缝，最优间距为15m左右。由于断层破碎带对地震动具有放大效应，断层带区域减震缝间距应减小，同时考虑衬砌在正常运营下的稳定性，建议只在二次衬砌设置抗震缝。　　(6)基于上述研究成果，针对香炉山引水隧洞跨断层部位建议采用抗错断与减震相结合的抗震措施，并提出了具体抗震结构形式。数值模拟结果表明，采用该抗震措施后衬砌的内力明显降低，抗震效果显著，研究成果可为类似隧道的抗震设计提供借鉴。