活动断层粘滑错动下隧道灾变行为、结构动力学响应和开裂破坏机理以及支护结构体系抗错断设防控制是隧道穿越活断层修建和运营期间亟待解决的关键科学问题。面对在活动断层场地建设地铁隧道的问题,往往建议采用“避绕”的方案,对于无法“避绕"的隧道工程,仍没有形成合理、完善的结构设计体系。为研究不同断层错动量级下隧道支护结构设计参数合理性,本论文以乌鲁木齐轨道交通l号线为工程依托,采用资料调研、理论分析与数值模拟相结合的方法,主要作了以下研究工作：(1)结合现有工程技术条件,提出了分段铰接设计、扩大净空、消能构造、加强刚度及新材料运用等五种隧道抗断层错动设计理念。针对分段铰接中变形缝的设计,讨论了三种不同的构造形式及力学简化模型。并就变形缝与断层错动面相对空间位置,对比分析了力学差异及对净空扩大量影响。(2)运用ANSYS有限元分析软件,建立整体式地铁隧道地层结构模型,研究初期支护结构在不同断层错动量作用下的力学响应规律,得出隧道抗断层错动设防范围,进一步根据初期支护力学特征将设防范围分区厘定主控区和影响区。(3)运用弹性力学理论,推导了初期支护与二次衬砌间相互作用弹簧刚度理论计算公式,并根据工程实际参数计算出相互作用弹簧刚度理论值。针对变形缝的防水隔断设计,建立分段式隧道三维荷载—结构模型,对比分析不同衬砌厚度、不同分段长度的分段式隧道在断层错动作用下的变形特征、应力特征、裂缝分布和典型截面内力,并评价其在各断层错动量下安全性,得到支护结构错动量分级评定。综合给出乌鲁木齐轨道交通1号线穿越八钢—石化逆断层支护结构相关建议参数。(4)根据设防区内地铁隧道结构相关参数,考虑衬砌配筋要求,建立分段式隧道分离式荷载—结构模型,运用数值分析计算设防区段各衬砌节段裂缝宽度及分布,细观分析主控区和影响区衬砌裂损状态。进一步结合地铁隧道在断层作用下的破坏形态,给出震后维修加固措施。