近年来,中国经济的迅速发展推动了轨道交通的蓬勃兴起,我国幅员辽阔,地形地貌复杂且各类地质灾害频发。尤其需要引起设计人员重视的是:当隧道穿越不良地质区间如活动断层带时,不管是蠕滑断层的持续积累还是粘滑断层的突然错动,都会引起隧道穿越断层带处围岩复杂的变形与应力重分配,导致附近的工程结构和设施产生不可修复的破坏。本文以新疆乌鲁木齐4号线穿越近接活动断层组为工程依托,围绕以下几个方面进行研究:(1)基于对国内外活动断层的地震动力学特性分析,确定了断层错动的理论分析手段,掌握了近断层地震动的震害特点,归纳总结了地下结构抗震的分析方法,明确了活动断层地震影响下隧道动力响应的计算模式。(2)针对乌鲁木齐地铁四号线穿越近接断层组的实际工况,建立了地铁分段式衬砌结构三维力学模型,模拟研究了近接断层错动影响下的隧道力学响应和破坏特征。从隧道在断层组错动后的横向、纵向变形,主应力、剪应力分布和裂缝发展等多方面阐述了近接断层组错动对隧道衬砌安全性影响;并与隧道穿越断层组中单一断层的计算结果进行对比分析。(3)以乌鲁木齐地铁四号线实际工程为研究基础,模拟研究了近接断层不同间距(60m、90m、120m和150m)、不同倾角(45°、60°、75°和90°)的影响规律,讨论了地铁衬砌结构在断层错动下的力学响应和破坏特征及安全性;在此基础上,提出了地铁隧道近接断层不同间距和倾角影响下的纵向设防长度。(4)针对跨近接活动断层组隧道地震下动力响应问题,本文选用了三条地震波频谱分析地震波的特点,并运用Flac3d建模分析隧道结构对不同地震波的动力响应特征。通过将动、静荷载下隧道结构内力作对比,从地表加速度响应,衬砌加速度响应,衬砌应力响应和衬砌内力等多个方面探明了近断层地震动影响下隧道结构应力及内力变化规律,为穿越活断层隧道结构的设计优化、设防措施提供科学指导。